基于等效电路的变压器保护原理性能分析与判据改进.pdf

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1、第@A卷!第S期RNI?@A!1N?S7(%(年'月%(日>DX%($7(%(基于等效电路的变压器保护原理性能分析与判据改进华煌圣%!游大海7!王阳光7!余宏伟@!%?广州供电局$广东省广州市'%($7(-7?华中科技大学电气与电子工程学院$湖北省武汉市A@((TA-@?武汉华工电气自动化有限责任公司$湖北省武汉市A@((TA"摘要"以单相双绕组变压器匝间故障为例$对基于变压器等效电路平衡方程的保护原理的故障识别&励磁涌流鉴别能力进行了分析'在此基础上$考虑到在保护实用化中必须考虑电流互感器测量精度对保护计算的影响问题$结合变压器各种运

2、行状态下保护特征量反映故障的灵敏度差异$对保护判据的选择进行研究'分析表明$外部电流将降低保护特征量反映故障的灵敏度$并可能导致较大的计算误差'在上述分析的基础上$提出了带有比例制动逻辑的保护判据$并给出了其整定方法$以提高保护的可靠性'试验数据验证表明$改进后的判据具有较好的灵敏性和可靠性'关键词"变压器保护(变压器等效电路(内部故障(励磁涌流(负荷电流#!引言!!各绕组通过铁芯的感应电动势6%和67为+(E0%变压器的主保护///纵差保护的理论基础是基6%<)%=U%0%=D%E3尔霍夫电流定律!e#0"$但本质上$变压器各绕组'!

3、%"E07的电流关系是建立在稳态磁路平衡基础上的$在暂67<)7=U707=D7E)3&%'态过程中这种平衡关系将被打破#变压器纵差保令&7:@'护的这种原理性缺陷$导致其保护性能欠佳#为6(<'U67=6%!7"&A:%('此$有多种方法改善变压器保护性能$基于变压式中+'*.#Uc.%7器等效电路平衡方程的保护原理便是其中一种#正常运行时显然有+已有的基于变压器等效电路平衡方程的研究大E'E'6(<'U.7=.%<(!@"多侧重于保护特征量的特点分析$在原理上没有给E3E3出保护特征量与故障之间明确的物理关系$在判据!!当变压器发生

4、内部故障时$上述平衡关系被打选择上没有对各种必须考虑的影响因素进行分破#由于各种相间故障可以等效为特殊状态下的匝&%%:%''间故障$为了分析的普遍性$本文针对变压器绕组匝析#对此$本文基于变压器等效电路的保护原理在实用化中需要考虑的某些问题展开分析与讨间故障进行分析$其故障分析模型如图7所示#当论$在此基础上给出一种改进的保护判据#变压器发生匝间短路时$故障绕组等效为@个子绕组.$.$.$其漏感分别为D$D$D$互感%%%7%@%%%7%@$!基于等效电路的变压器保护原理分别为9$9$9$电阻分别为U$U$%%V%7%%V%@%@V%

5、7%%%7$?$!保护的故障识别原理U%@$此时变压器的电磁关系将发生改变$有本文采用双绕组单相变压器模型进行分析$其(E')%<.%?!U%%?U%@"0%?U%70%7?常用等效电路如图%所示&%$'#E3E0%!D%%?D%@?79%%V%@?9%%V%7?9%7V%@"?E3'!A"E0%7!D"%7?9%%V%7?9%7V%@E3图D!变压器等效电路E'?UE07)7<.7707?D7&'(!D!)I='H71,-+@'4@='+0/4+47-.0/45,4)E3E3代入式!7"的平衡方程$得E0(收稿日期%7((S:%(:(

6、S(修回日期%7(%(:(7:7('=6(%=&7'U$7>7!%%"!!为了可靠性$考虑其最大可能误差为+,,图G!变压器故障分析模型--

7、A-GD.<-&-GD.!-$%>%-?'U-$7>7-"!%7"&'(!G!T47-.0/45,45/9,10/407=1+7-71C.'.式中+-&-GD.为&%和&7中的最大误差模值#显然$保护计算的可能最大误差受变压器运行变压器发生匝间故障时$相当于在故障绕组侧,情况影响#因此$不能简单地将-是否不为(作(上附加了一个匝数等于故障匝数的绕组$如图@所为变压器是否故障的判据#保护判据的设定$需要示#附加绕组将造成不平衡电动势6$通过6可以((考虑变压器各种运行情况下保护特征量和计算误差判别变压器的各种内部短路故障#量的变化特点$选

8、取兼具可靠性和灵敏度的故障判据#!%!%!变压器运行情况对"#的影响变压器发生匝间故障后$双绕组变压器可等效为三绕组变压器作为故障计算简化模型$见图A#图%!变压器故障特征模型&'(!%!T47-.0/45