地铁TA饱及变压器保护探究

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1、地铁TA饱及变压器保护探究摘要：变压器差动保护原理简单，而且实用可靠，被广泛应用于现代城市轨道交通中，作为线路、变压器等元件的主保护。但是，差动保护有误动或拒动的毛病，这是由于出现电流互感器(TA)饱和。本文结合深圳地铁工程实践，对出现电流互感器(TA)饱和引起的变压器保护进行分析探讨，仅供参考！关键词：变压器；差动保护；电流互感器；暂态饱和电流互感器(TA)饱和可分为2类：一类是大容量短路稳态对称电流引起的饱和，另一类是短路电流中含有非周期分量和铁芯存在剩磁而引起的暂态饱和。这2类TA饱和的特性有很大不同，引起的误差差别也很大。一般采用的方法有异步识别法、小波识别法、电流比相法等

2、，但在众多文献中,鲜有关于装置内部TA暂态饱和判别的分析。在此通过对一次牵引变压器外部牵引网异相短路导致的误动作情况进行分析，判断为装置TA暂态饱和引起，并根据实际情况改进了异步法识别外部故障时TA饱和判据。1变压器差动保护误动作1.1差动保护误动作介绍在我国电气化铁路中，直接供电线路常常采用Y/A-11接线三相变压器，在变压器次边c相接地，a、b相给2个供电臂(铁路牵引供电系统中常称a相、B相)供电，其中a、B相间采用分相绝缘器隔离。当机车经过分相绝缘器时，必须降弓通过，如果由于各种原因，不能及时降弓，可能导致a、B相近区短路，成为异相短路，如图1所示。异相短路发生时，应由对应的

3、2个馈线断路器(QF3、QF4)跳闸隔离故障。变压器采用电流纵差保护作为主保护，采用高压侧电流二次谐波闭锁，其中，原边TA接线采用三相“△”接，次边采用两相“Y"接，如图2(a)所示，保护采用双折线原理,如图2(b)所示，差动保护的三相制动量和三相差动量分别为Ida=

4、IA-Ia

5、,Ira=

6、IA+Ia

7、/2,Idb=

8、IB-lb

9、,Irb=

10、IB+Ib

11、/2,Idc=

12、IC-Ic

13、,Irc=

14、IC+Ic

15、/2Ia=Ia/kph,Ib=IB/kph,Ic=-Ia/kph-IB/kph电气化铁路上易发生异相短路，无时限的变压器差动保护在馈线断路器动作前出口导致越级跳闸，保护显得十分必

16、要。1.2差动保护误动作分析牵引网a、B相异相短路为牵引变压器近端a、b两相短路，变压器低压侧承受短路电流最大的是变压器b相，b相波形最有可能发生畸变。因此，反映变压器b相电流Ia=(Ia-Ib)/nL,IB=(Ib-Ic)/nL(Ia、lb、Ic为变压器低压侧线圈电流），均应发生畸变。故不是变压器低压侧线圈发生畸变，只可能是直接反映IB的现场一次TA（以下称一次TA）或装置TA（以下称二次TA）饱和。进入装置的IA=（IAHTBH）/nH,IB=（IBH-ICH）/nH,IC=（ICH-IAH）/nH（其中，电流带H下标表示变压器高压侧线圈电流），如果高压侧B相电流（IBH）波形

17、畸变情况，反映变压器高压侧B相线圈电流的IA、IB均应发生畸变。高压侧一次TA采用“△”连接形式，但一次TA直接反映线圈电流,也不会发生畸变（否则进入装置的两相都应该饱和），输入装置的只有B相电流发生畸变，据此推断是保护装置内部反映电流IB的二次TA饱和导致IB发生畸变。TA饱和的原因有2种，由图2所示波形图可以看出，故障电流比较小，根本没有达到TA标称的20倍饱和的标准，而波形包含衰减直流分量，初始直流量都在10A上下，可以判断不是故障稳态电流引起的TA饱和，而是非周期分量引起的TA暂态饱和。在装置采集到的高压侧电流中，大小基本相同的A、B相电流只有B相有畸变，是装置内部二次TA

18、个体差异和当时TA的剩磁状况等因素形成；可以同样认为低压侧B相电流畸变也是同样原因引起。A、B相差动一般不会动作。在采样点40前后，C相差动电流大于制动电流，三相的2次谐波均不能起到闭锁作用，所以C相发生误动作，并且是由启动边界进入动作区。综上所述，本次变压器差动误动作因装置内部二次TA因非周期分量过大导致发生暂态饱和引起差流增大引起。2解决方案如何避免或减少TA饱和引起的问题，很多文献有论及,但是鲜见有关于保护装置内部TA饱和的分析，笔者认为两者饱和情况应基本类似。TA在电流换向后的一段时间内不饱和，在短路开始的1/4周期内也不饱和，当发生外部故障时,差动电流和制动电流的不同步出

19、现特性，制动电流较差动电流至少早1/4周期（即5ms）o对于一次TA暂态饱和，异步法TA暂态饱和判别区内故障或区外故障是比较简单并易实现的一种方法。判据为t25ms时，〔△Ir

20、>Ithl或Aid

21、lthl或S

22、Aid

23、