贺州变压器的纵联差动保护问题

贺州变压器的纵联差动保护问题

纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在贺州变压器保护上运用较为成功。它可以用来反映贺州变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。但是贺州变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及贺州变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，贺州变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响，在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。

1 贺州变压器纵差保护基本原理

按照反应电流和电压量变化构成的保护装置，测量元件限于装设在被保护元件的一侧，无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。为了保证动作的选择性，在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合，一般采用缩短保护区(降低灵敏度)或延长动作时限(降低速动性)的方法来获得选择性。但从保证系统稳定运行和减轻故障贺州变压器的损失及避免扩大事故的要求来看，希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时，就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。被保护元件发生内部和外部故障时，其各侧功率方向或电流相位是有差别的，因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护，获得了广泛的应用。采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。

由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、贺州变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。

贺州变压器差动保护是按照循环电流原理构成的，图3.1(a)为差动保护的单相原理接线图。双绕组贺州变压器，在其两侧装设电流互感器。当两侧电流互感器的同极性端子在同一方面，则将两侧电流互感器的不同极性的二次端子相连接(如果同极性端子均置于靠近母线一侧，二次侧为同极性相连)，差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子上。由于贺州变压器高压侧和侧的额定电流不同，因此必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时两侧的二次电流相等，流过差动继电器线圈的电流在理论上为零

纵差保护动作判据用下式表示：(3-3)式中： ——纵差保护动作整定电流。当贺州变压器正常运行及外部故障时，

此时差电流小于动作整定电流，保护不动作。当贺州变压器内部故障时，继电器反应两侧电流之和，此时差电流大于动作整定电流，继电器动作于跳闸，将故障贺州变压器从上切除。三绕组贺州变压器差动保护是利用比较贺州变压器三侧电流大小和相位的方法而构成，其工作原理的分析与上述相同。

由此可见，贺州变压器差动保护装置的保护范围，即为各侧电流互感器所包围的区域。保护区内故障，继电器动作于跳闸;保护区以外故障时，继电器不动作。因此，在满足选择性要求的同时，不需要与相邻元件的保护在整定值上相配合，从而构成不带延时的速动保护，用来保护贺州变压器绕组的相间短路、匝间短路、各电压侧引出线短路，以及中性点接地侧贺州变压器绕组和引出线上的单相接地短路。

2 贺州变压器差动保护的特点

贺州变压器差动保护在正常运行和外部短路时，理想情况下流入差动继电器的电流为零，保护装置不动作。但实际上贺州变压器差动保护与发电机差动保护相比，在正常运行和外部短路时的工作行为有很大的不同。因为贺州变压器差动继电器在保护区外短路时，受到一些可能引起误动作因素的影响，而这些影响因素在发电机差动保护中一般不会出现，具体表现有以下几个特点：

(1) 贺州变压器差动保护所用的各侧电流互感器的电压等级不同，变比、容量以及铁芯饱和特性不一致。即使采用平衡线圈或变流器的方法进行补偿，各侧电流互感器之间的变比仍可能不匹配。在正常运行和外部短路时，差动回路中流过的不平衡电流仍可能比较大。

(2)贺州变压器调节分接头改变了贺州变压器的变比，使已选定的电流互感器之间不匹配，也使不平衡电流增大。

(3)由于贺州变压器绕组Y∕△连接，使各侧电流相位不一致，因此，电流互感器的接线组别应与其相适应。但电流互感器变比的选择，由于受到标准变比的选择，仍可能不匹配并产生不平衡电流。

(4) 贺州变压器在空载合闸或切除外部故障时的电压恢复过程中产生励磁涌流。

由于这些特殊因素的影响，使得贺州变压器差动保护的不平衡电流远比发电机差动保护的大。不平衡电流或励磁涌流如同在内部故障时一样，全部流入差动回路，可能会使差动保护误动作。为了保证差动保护的选择性，继电器的动作电流必须避越外部故障时的******不平衡电流。因此，不平衡电流越大，继电器整定的动作电流也越大，将使内部故障时保护的灵敏度降低。为了提高差动保护的灵敏度，就必须设法减小不平衡电流。所以，减小不平衡电流及其影响，是实现差动保护的关键问题。