湖南省電力公司 湘潭電業(yè)局 朱 勝

進(jìn)線側(cè)斷路器重合對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響

湖南省電力公司 湘潭電業(yè)局 朱 勝

一、主變差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)主要用來(lái)保護(hù)雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來(lái)保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。其原理簡(jiǎn)單、使用電氣量單純、保護(hù)范圍明確、動(dòng)作不需延時(shí)，是防止變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)利用基爾霍夫電流定理工作。當(dāng)變壓器正常工作或有區(qū)外故障時(shí)，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算到二次側(cè)后的電流）相等，差動(dòng)繼電器不動(dòng)作。當(dāng)變壓器有內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)保護(hù)感受到的二次電流的和正比于故障點(diǎn)電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作出口跳閘，切除故障。

一般在變壓器兩側(cè)各自安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，差動(dòng)繼電器并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差。變壓器正常運(yùn)行或差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)區(qū)外短路時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流小于繼電器的動(dòng)作電流，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)在保護(hù)區(qū)內(nèi)短路時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流遠(yuǎn)大于繼電器的動(dòng)作電流，繼電器瞬時(shí)動(dòng)作跳開斷路器，切除故障。

二、勵(lì)磁涌流與二次諧波制動(dòng)

變壓器勵(lì)磁涌流是指當(dāng)變壓器全電壓充電時(shí)，在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時(shí)工作電壓產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，其總磁通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鐵芯的飽和磁通量，因此產(chǎn)生較大的涌流，其中最大峰值可達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍，可以與短路電流相比擬。差動(dòng)保護(hù)如果不采取措施來(lái)躲過(guò)勵(lì)磁涌流的話，就有可能誤動(dòng)。防止涌流誤動(dòng)，最主要的是如何識(shí)別涌流并利用涌流中的一些特性來(lái)構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)的閉鎖條件，所以找到準(zhǔn)確可靠的閉鎖判據(jù)是最關(guān)鍵的問(wèn)題。

在實(shí)際運(yùn)用中用得最多的是利用二次諧波作為制動(dòng)判據(jù)。它是通過(guò)分析空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流的波形特征提煉出來(lái)的工程實(shí)用化判據(jù)，實(shí)用效果相當(dāng)好。其實(shí)質(zhì)是利用差動(dòng)元件差電流中的二次諧波分量作為制動(dòng)量，區(qū)分出差流是故障電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)躲過(guò)勵(lì)磁涌流。二次諧波制動(dòng)比越大，與基波電流相比，單位二次諧波電流產(chǎn)生的作用相對(duì)越?。欢沃C波制動(dòng)比越小，單位二次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用相對(duì)越大。在對(duì)具有二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行定值整定時(shí)，二次諧波制動(dòng)比整定值越大，則躲過(guò)勵(lì)磁涌流的能力越弱；反之，二次諧波制動(dòng)比整定值越小，保護(hù)躲勵(lì)磁涌流的能力越強(qiáng)。

三、自動(dòng)重合閘

自動(dòng)重合閘是廣泛應(yīng)用于架空線輸電和架空線供電線路上的有效反事故措施（電纜輸、供電不能采用），是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。即當(dāng)線路出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)使斷路器跳閘后，自動(dòng)重合閘裝置經(jīng)短時(shí)間間隔后使斷路器重新合上。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的，永久性的故障一般不到10%。因此，在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障后，電弧將自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。大多數(shù)情況下線路故障（如雷擊、風(fēng)害等）是暫時(shí)性的，斷路器跳閘后線路的絕緣性能（絕緣子和空氣間隙）能得到恢復(fù)，再次重合能送電成功，這就提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。少數(shù)情況屬永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作后靠繼電保護(hù)動(dòng)作再跳開，應(yīng)查明原因，予以排除再送電。

一般情況下，線路故障跳閘后重合閘越快，效果越好。重合閘允許的最短間隔時(shí)間為0.15～0.5 s。線路額定電壓越高，絕緣去電離時(shí)間越長(zhǎng)。自動(dòng)重合閘的成功率依線路結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)、氣象條件、主要故障類型等變化而定，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般可達(dá)60%～90%。自動(dòng)將斷路器重合，不僅提高了供電的安全性和可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)水平，增大了高壓線路的送電容量，也可糾正由于斷路器或繼電保護(hù)裝置造成的誤跳閘，所以，架空線路一般都采用了自動(dòng)重合閘。

四、變電站進(jìn)線側(cè)斷路器重合對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響

一般來(lái)說(shuō)，如果變電站進(jìn)線側(cè)線路保護(hù)動(dòng)作于跳閘后重合成功，則相當(dāng)于主變經(jīng)受了一次從失電到復(fù)電的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程一般為線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加重合閘時(shí)間。對(duì)110 kV線路而言，最長(zhǎng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般為1.5 s，重合時(shí)間一般為3 s，兩者相加則為4.5 s。

進(jìn)線側(cè)線路重合成功，則實(shí)際相當(dāng)于主變有載合閘。在主變有載合閘的情況下，合閘側(cè)電流不再等同空載合閘時(shí)的情況，而是涌流和負(fù)荷側(cè)負(fù)荷電流的疊加，其二次諧波含量小，達(dá)不到制動(dòng)值。當(dāng)主變有載合閘時(shí)，變壓器合閘側(cè)和負(fù)荷側(cè)在暫態(tài)期間非周期分量電流的比例不同，合閘側(cè)電流含有成分高得多的衰減直流分量，合閘側(cè)TA的工作磁鏈抬高到飽和區(qū)附近，受TA動(dòng)態(tài)磁化特性影響。當(dāng)非周期分量充分衰減后TA處于局部暫態(tài)飽和狀態(tài)，相當(dāng)部分的周期分量電流將從TA 的勵(lì)磁支路流過(guò)，而主變負(fù)荷側(cè)開關(guān)TA的一次電流非周期分量較低，TA 基本能線性傳變。則兩側(cè)TA 二次電流形成波形比較規(guī)整的虛假差流，使得差動(dòng)保護(hù)差流超過(guò)動(dòng)作值，而此時(shí)由于二次諧波成分較低，不足以達(dá)到制動(dòng)值，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

五、解決方案

根據(jù)以上分析，可從以下幾個(gè)方面著手，避免主變有載合閘時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

1. 分析主變有載合閘時(shí)的電磁過(guò)程，根據(jù)其電磁情況，在保證保護(hù)可靠性的原則下，對(duì)差動(dòng)保護(hù)程序中算法進(jìn)行優(yōu)化，確保在線路重合閘導(dǎo)致主變有載合閘時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。

2. 對(duì)諧波制動(dòng)系數(shù)而言，保護(hù)廠家給定的定值整定范圍一般為0.15～0.20。定值整定時(shí)，在保證靈敏度的情況下，盡可能取低值0.15。以保證主變帶負(fù)荷重合時(shí)，主變?nèi)嗖顒?dòng)電流中的二次諧波分量能達(dá)到二次諧波制動(dòng)系數(shù)的要求，有效地閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

3. 比率差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流一般取變壓器高壓側(cè)額定電流的0.3～0.5倍，在經(jīng)過(guò)校核滿足靈敏度要求的情況下，可適當(dāng)抬高差動(dòng)電流動(dòng)作門檻，提高差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流值，以達(dá)到避免差動(dòng)保護(hù)在有載合閘時(shí)誤動(dòng)。

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