基于補償電壓的變壓器電壓差動保護(hù)技術(shù)分析
發(fā)布時間:2019-07-12 11:31:04來源:
在變壓器差動保護(hù)中,十分重要的一個問題就是對勵磁涌流和內(nèi)部故障電流進(jìn)行區(qū)分;目前在實際運行的變壓器差動保護(hù)在對勵磁涌流的識別方面,采用的都是二次諧波含量。但是,因為貼心工藝在不斷的發(fā)展,飽和磁通倍數(shù)在繼續(xù)的降低,勵磁涌流中的二次諧波含量在持續(xù)的降低,再加上一些其他的影響因素,比如輸電線路分布電容和無功補償裝置等等;那么較大的二次諧波就會出現(xiàn)在變壓器的內(nèi)部故障中,那么二次諧波制動比就難以合理的確定,從而影響到保護(hù)動作的正確性。
在變壓器差動保護(hù)中,如何區(qū)分勵磁涌流和內(nèi)部故障電流是其固有的、不可回避的問題。目前,實際運行的變壓器差動保護(hù)主要利用二次諧波含量來識別勵磁涌流,但隨著鐵心工藝的改進(jìn),飽和磁通倍數(shù)下降為1.2左右,甚至更低,勵磁涌流中的二次諧波含量可能低于10%,同時由于無功補償裝置和輸電線路分布電容的影響,變壓器內(nèi)部故障時也會產(chǎn)生較大的二次諧波,這樣就難以確定合適的二次諧波制動比,保護(hù)存在不正確動作的風(fēng)險。而利用回路方程計算三相等值漏電感,根據(jù)它們之間的差異情況判斷變壓器運行狀態(tài),當(dāng)發(fā)生相問短路時,由于三相等值漏電感計算值都很小,該判據(jù)存在靈敏度低甚至失效的問題,必須補充其他判據(jù)。現(xiàn)特介紹補償電壓定義如下:單相雙線組變壓器,兩側(cè)的線圈電流分為用i1和i2來表示。根據(jù)相應(yīng)的電路原理,即可求出單相變壓器兩側(cè)回路方程,進(jìn)而依據(jù)電路原理來推出補償電壓的計算公式,再通過這個公式,就可以進(jìn)一步將變壓器兩側(cè)的補償電壓給定義出來。同理,三相兩繞組變壓器根據(jù)單相雙線組變壓器的計算原理得出相應(yīng)的三相變壓器兩側(cè)的補償電壓。
2基于回路方程差值的保護(hù)不平衡輸出分析變壓器回路方程的成立是需要條件的,那就是保證模型處于正常狀態(tài),具體指的是外部故障、勵磁涌流的運行狀態(tài)下,變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)是穩(wěn)定不變的;方程成立也就代表著兩側(cè)的補償電壓是一樣的。如果變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)了故障,破壞到了模型,那么回路方程就失去了效力,兩側(cè)的補償電壓也就不再相同。那么回路方程的差值就是兩側(cè)補償電壓之間的差別。變壓器內(nèi)部的故障可以依據(jù)回路方程差值的大小來判斷。
為了讓下面的分析便于理解和滿足直觀效果的需要,我們可以將變壓器補償電壓和回路方程差值的相量形式列出來以作。根據(jù)相應(yīng)的公式進(jìn)行計算即可。例如,變壓器如果處于正常的狀態(tài),那么補償電壓即可根據(jù)公式計算得出,而如果兩側(cè)補償電壓的幅值等于相位,那么回路方程的差值就是零。
調(diào)壓分接開關(guān)位置改變的影響:變壓器變比會隨著變壓器調(diào)壓分解開關(guān)位置的改變而發(fā)生變化;它會對二次側(cè)補償電壓的幅值產(chǎn)生影響,但是對于相位卻不會造成影響。將變壓器實際變比設(shè)為(1+AU),那么依據(jù)相應(yīng)的公式即可得出此時的補償電壓和回路方程差值給的出來;調(diào)壓開關(guān)位置對于回路方程差值的影響亦可以用相應(yīng)的公式予以表示。根據(jù)這個公式我們可知,調(diào)壓幅度與回路方程差值的大小是呈正比例的關(guān)系。
變壓器漏組抗計算誤差的影響:在本文中所講的主要是各側(cè)線圈漏阻抗占總阻漏抗的計算比例和實際比例的不同對保護(hù)的影響。為了更加方便的進(jìn)行計算,我們將各側(cè)漏阻抗假設(shè)為總漏阻抗的一半,并且假設(shè)計算誤差滿足+AZ2=0,那么,兩側(cè)補償電壓的公式就可以根據(jù)相應(yīng)的公式帶入、變化得出回路方程差值。那么,變壓器勵磁電流就是兩側(cè)電流之和。如果變壓器的運行是正常的,或者出現(xiàn)故障的部位是在外面,那么勵磁電流就可以忽略不計,并且了兩側(cè)補償電壓具有相同的變化量;那么,如果兩側(cè)的補償電壓是相同的,回路方程差值就等于零。
CT變換誤差的影響:因為較大的非周期分量和諧波分量會存在在出現(xiàn)外部故障的變壓器勵磁涌流的靜態(tài)電流中,那么“就會出現(xiàn)飽和的情況,從而導(dǎo)致較大變換誤差的產(chǎn)生。本文主要分析了變壓器二次側(cè)出現(xiàn)發(fā)生金屬性短路和勵磁涌流兩種狀態(tài)下影響到CT變化的情況,那么兩側(cè)補償電壓就可以得出相應(yīng)的結(jié)果,而回路方程的差值亦可計算得出;如果金屬性短路事故發(fā)生在變壓器的外部出線中,那么二次側(cè)電壓就可以忽略不計。這種情況下,兩側(cè)的補償電壓是不相同的,又因為相位誤差要小于CT飽和造成電流的幅值誤差程度,所以較大的幅值差就會出現(xiàn)在補償電壓之間,而產(chǎn)生的相位差就明顯小于幅值差。
根據(jù)上文的分析,我們可以了解到,如果存在著一些不利的因素并且變壓器處于正常的狀態(tài),那么回路方程差值造成的不平衡輸出就會比較的大,比較大不平衡輸出就會小于保護(hù)的動作門檻值,從而對變壓器內(nèi)部故障時保護(hù)的靈敏度產(chǎn)生不利的影響。要想提高保護(hù)的靈敏度,就需要將補償電壓間的相位關(guān)系受到的影響和補償電壓間相位關(guān)系充分的納入考慮的范圍。然后依據(jù)兩側(cè)補償電壓間的隔值和相位特征,就可以得出電壓差動保護(hù)判據(jù)不等式方程組,且只要滿足方程組中的任何一個判據(jù),那么就表示變壓器內(nèi)部就出現(xiàn)了一些不正常現(xiàn)象。通常,電壓平面上的動作特性用相應(yīng)的電壓差動保護(hù)動作特性圖進(jìn)行表示,以這種圖的橫縱坐標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的表示。具體描述是,在電壓差動保護(hù)動作特性圖中的用實線圍成的扇形就是本文所講的電壓差動保護(hù)動作特性,扇形的外面屬于動作區(qū),用虛線圓表示的是基于回路方程差值的保護(hù)的動作特性,圓外表示的動作區(qū)。相對于基于回路方程差值的保護(hù),擴大了電壓差動保護(hù)的動作區(qū),那么就可以有效的實現(xiàn)內(nèi)部故障時保護(hù)的靈敏度的提高。
本文依據(jù)正常變壓器回路方程重新對補償電壓的概念進(jìn)行了定義,然后對幾種不利因素對變壓器兩側(cè)補償電壓間幅值和相位關(guān)系的影響進(jìn)行了深入的分析和探討,并且在此基礎(chǔ)上,對綜合補償電壓幅值和相位特征的電壓差動保護(hù)進(jìn)行了構(gòu)建。電壓差動保護(hù)有效的區(qū)別了變壓器正常與內(nèi)部故障狀態(tài)的本質(zhì),勵磁涌流時保護(hù)的輸出從理論上來講等于零,所以就不需要勵磁涌流識別判據(jù);并且對補償電壓幅值和相位特征進(jìn)行了綜合,保護(hù)的可靠性有了保證,內(nèi)部故障時保護(hù)的靈敏度也得到了有效的提高。本文簡要分析了基于補償電壓的變壓器電壓差動保護(hù)技術(shù),并且經(jīng)過研究證明這種保護(hù)是可行的,希望可以提供一些有價值的意見。