3.3帶負荷調壓在運行中改變分接頭的影響和防范措施
電力系統(tǒng)中,通常利用調節(jié)變壓器分接頭的方法來維持一定的電壓水平(由于分接頭的改變,使變壓器的變比也跟著改變)。但差動保護中電流互感器變比的選擇,差動繼電器平衡線圈的確定,都只能根據(jù)一定的變壓器變比計算和調整,使差動回路達到平衡。當變壓器分接頭改變時,就破壞了平衡,并出現(xiàn)了新的不平衡電流,這一不平衡電流與一次電流成正比,其數(shù)值為
Ibp=±△UID.max/nTA
式中±△U——調壓分接頭相對于額定抽頭位置的最大變化范圍
ID.max——通過調壓側的最大外部故障電流。
為了避免不平衡電流的影響,在整定保護的動作電流時應給予相應的考慮,即提高保護的動作整定值。
3.4變壓器勵磁涌流的影響和防范措施
3.4.1變壓器的勵磁涌流對差動保護的影響
變壓器的高、低壓側是通過電磁聯(lián)系的,故僅在電源的一側存在勵磁電流,它通過電流互感器構成差回路中不平衡電流的一部分。在正常運行情況下,其值很小,一般不超過變壓器額定電流的3%~5%。當外部短路故障時,由于電源側母線電壓降低,勵磁電流更小,因此這些情況下的不平衡電流對差動保護的影響一般可以不必考慮。在變壓器空載投入電源或外部故障切除后電壓恢復過程中,由于變壓器鐵芯中的磁通急劇增大,使鐵芯瞬間飽和,這時出現(xiàn)數(shù)值很大的沖擊勵磁電流(可達5~10倍的額定電流),通常稱為勵磁涌流。勵磁涌流的波形如下圖:
由圖可知,勵磁涌流IE中含有大量的非周期分量與高次諧波,因此勵磁涌流已不是正弦波,而是尖頂波,且在最初瞬間完全偏于時間軸的一側。勵磁涌流的大小和衰減速度,與合閘瞬間外加電壓的相位,鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量、變壓器的容量及鐵芯材料等因素有關。對于單相的雙繞阻變壓器,在其它條件相同的情況下,當電壓瞬時值為零時合閘,勵磁電流最大;如果在電壓瞬時值最大時合閘,則不會出現(xiàn)勵磁涌流,而只有正常的勵磁電流。對于三相變壓器,無論任何瞬間合閘,至少有兩相會出現(xiàn)不同程度的勵磁涌流。在起始瞬間,勵磁涌流衰減的速度很快,對于一般的中小型變壓器,經0.5~1S后其值不超過額定流的0.25~0.5倍;大型電力變壓器勵磁涌流的衰減速度較慢,衰減到上述值時約2~3S。這就是說,變壓器容量越大衰減越慢,完全衰減要經過幾十秒的時間。根據(jù)試驗和理論分析結果得知,勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量,其中二次諧波分量所占比例最大,約為60%以上。四次以上諧波分量很小,在最初幾個周期內,勵磁涌流的波形是間斷的(即兩個波形之間有一間斷角),每個周期內有120。~180。的間斷角,最小也不低于80?!?00。[見左下圖(b)]。另外,勵磁涌流對于額定電流幅值的倍數(shù),與變壓器容量有關,容量越大,變壓器的涌流倍數(shù)也越小。
3.4.2變壓器差動保護中減小勵磁涌流影響的措施
防止勵磁涌流的影響,采用BCH型具有速飽和變流器的繼電器是國內目前廣泛采用的一種方法。當外部故障時,所含非周期分量的最大不平衡電流能使速飽和變流器的鐵芯很快地單方面飽和,傳變性能變壞,致使不平衡電流難于傳變到差動繼電器的差動線圈上,保證差動保護不會誤動。內部故障時雖然速飽和變流器一次線圈的電流也含有一定的非周期性分量,但它衰減得快,一般經過1.5~2個周波即衰減完畢,此后速飽和變流器一次線圈中通過的完全是周期性的短路電流,于是在二次線圈中產生很大的感應電動勢,并使執(zhí)行元件中的相應電流也較大,從而使繼電器能靈敏地動作。速飽和變流器正是利用容易飽和的性能來躲過變壓器外部短路不平衡電流和空載合閘勵磁涌流的非周期分量影響。
此外,減小勵磁涌流還可以采用以下措施:
3.4.3采用內部短路電流和勵磁涌流波形的差別(有無間斷角)來躲過勵磁涌流。
即間斷角鑒別法,這種方法是將差電流進行微分,再將微分后的電流進行全波整流,利用整流后的波形在動作整定值下存在時間長短來判斷是內部故障,還是勵磁涌流。
3.4.4利用二次諧波制動。
保護裝置在變壓器空載投入和外部故障切除電壓恢復時,利用二次諧波分量進行制動;內部故障時,利用基波做;外部故障時,利用比例制動回路躲過不平衡電流。
4、結語
綜上所述,為了保證差動保護動作的選擇性,差動繼電器的動作電流必須避越最大不平衡電流。不平衡電流越小,保護裝置的靈敏度越高,從而保證變壓器的安全穩(wěn)定運行。