干式變壓器小故障的故障分量比差動(dòng)檢測(cè)研究(

0引入比率差動(dòng)保護(hù)因其能夠可靠地檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的故障和避免泄漏電流而在電力系統(tǒng)保護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，其在干式變壓器保護(hù)中的應(yīng)用歷史悠久。但由于負(fù)載電流的干擾，制動(dòng)電流不能很好地反映故障電流，經(jīng)常被負(fù)載電流淹沒，使得其對(duì)微小故障的檢測(cè)靈敏度過低。然而，帶故障分量的比率差動(dòng)保護(hù)降低了負(fù)載分量的影響，因此對(duì)檢測(cè)小故障具有較高的靈敏度。大型干式變壓器容量很大，滿載運(yùn)行時(shí)低壓側(cè)等效電阻很小(往往只有1左右)。由于傳統(tǒng)的比率差動(dòng)保護(hù)對(duì)低壓側(cè)高阻接地故障不敏感，故障元件的比率差動(dòng)保護(hù)可以很好地檢測(cè)故障，因此故障元件的比率差動(dòng)保護(hù)應(yīng)廣泛應(yīng)用于大型干式變壓器的保護(hù)中。

當(dāng)干式變壓器在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)發(fā)生輕微的匝間短路故障(2%匝間短路)時(shí)，傳統(tǒng)的比率差動(dòng)保護(hù)往往不夠靈敏，無法檢測(cè)到故障。雖然差動(dòng)電流大于啟動(dòng)電流的閾值，但由于制動(dòng)電流加上干式變壓器負(fù)載電流的一倍，為了檢測(cè)這種故障，比率制動(dòng)系統(tǒng)的K值必須設(shè)置得很低，這會(huì)削弱比率差動(dòng)保護(hù)的抗TA飽和能力，使故障發(fā)生在區(qū)域外時(shí)容易誤動(dòng)作。切實(shí)可行的辦法是降低保護(hù)的靈敏度，等待匝間故障進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)差動(dòng)電流和制動(dòng)電流進(jìn)入動(dòng)作區(qū)時(shí)，保護(hù)在出口跳閘，會(huì)對(duì)干式變壓器造成嚴(yán)重?fù)p壞。傳統(tǒng)比率差動(dòng)保護(hù)的抗TA飽和能力很弱，為防止保護(hù)誤動(dòng)，必須增加附加的補(bǔ)充判據(jù)。

由于消除了負(fù)載電流對(duì)制動(dòng)電流的干擾，對(duì)于故障元件的比率差動(dòng)保護(hù)，制動(dòng)系數(shù)x值可以設(shè)置得很高。因此，當(dāng)干式變壓器在額定負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)輕微匝間短路故障時(shí)，保護(hù)具有足夠的靈敏度來檢測(cè)故障；同時(shí)也提高了低壓側(cè)區(qū)域高阻接地故障的檢測(cè)靈敏度。因?yàn)閄值大，所以有足夠的抗TA飽和能力。

1故障分量比率微分算法的建立

1.1基本算法

故障分量比差動(dòng)算法從傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流中減去正常時(shí)間的負(fù)載電流。以雙繞組干式變壓器的縱差為例(以干式變壓器的流量為正方向)。

公式中ih和i1分別為干式變壓器高低壓側(cè)的故障分量電流；Im為干式變壓器正常運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流；Ih、i1、iload為干式變壓器的高低壓側(cè)電流和正常時(shí)間的穿越負(fù)載電流；k為比率差動(dòng)電流與比率制動(dòng)電流之比；Icd和izd分別是傳統(tǒng)的比率差動(dòng)和制動(dòng)電流；icd和izd分別是故障元件的比率差動(dòng)和制動(dòng)電流。

由公式(2)可知，故障分量的比率差動(dòng)電流與傳統(tǒng)的比率差動(dòng)電流之差是正常時(shí)勵(lì)磁電流的1倍；故障元件的比率制動(dòng)電流與傳統(tǒng)的比率制動(dòng)電流相差正常時(shí)勵(lì)磁電流的1倍，但制動(dòng)電流增加了2倍的穿越負(fù)載電流(不包括勵(lì)磁電流)。

1.2故障成分的提取 #p#分頁標(biāo)題#e#

故障分量比率差動(dòng)保護(hù)性能的關(guān)鍵在于故障分量的提取。不同保護(hù)設(shè)備故障分量的提取是不同的。干式變壓器故障分量提取的具體要求是：先先要準(zhǔn)確減去負(fù)載電流；其次，為了避免過渡故障和故障重疊時(shí)較好個(gè)故障的影響，當(dāng)較好個(gè)故障再次出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)快速檢測(cè)出故障

(1)在故障發(fā)展過程中，故障前負(fù)載電壓(電流)不斷變化，以較好次故障前的電壓(電流)為基準(zhǔn)會(huì)帶來誤差。但故障前電壓的不斷變化只能導(dǎo)致故障分量的正序分量的提取，對(duì)負(fù)序和零序故障分量的提取沒有影響。由于干式變壓器保護(hù)僅使用電量進(jìn)行比較，不涉及阻抗、方向等參數(shù)的計(jì)算，因此具有足夠的準(zhǔn)確性。

(2)由于故障前的電流被記錄為負(fù)荷，故障中的電流與故障前的電流之差可用于提取ih和i1。隨著故障時(shí)間的延長(zhǎng)，故障后電量與故障前電量的相角差越來越大，ih與i1之間的誤差越來越大，使得icd的值恒定(誤差減小)，izd的值越來越小，所以計(jì)算出的k值隨時(shí)間的偏差越來越大。要解決這個(gè)問題，只能限制故障分量比差動(dòng)保護(hù)的開啟時(shí)間。否則，當(dāng)故障發(fā)生在區(qū)域外時(shí)，隨著時(shí)間的積累，相角差會(huì)使保護(hù)誤動(dòng)。但如果開啟時(shí)間過短，則在開發(fā)故障中無法檢測(cè)到第二個(gè)故障，因此開啟時(shí)間應(yīng)為100-150 ms。

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