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1、第33卷第22期继电器Vo.l33No.222005年11月16日RELAYNov.16,20051变压器保护新原理汪国新,贺家李,张振宇(天津大学电气自动化学院,天津300072)摘要:变压器通常采用纵差动保护作为主保护,纵差动保护会受到励磁涌流的影响而误动作。目前已有很多识别励磁涌流的方法,但都有其局限性,不能绝对可靠地区分励磁涌流和空投于故障变压器的短路电流。该文提出了一种不受空投时励磁涌流影响的变压器差动保护原理,并用阻抗原理反应空投于内部故障。这种保护配置在内部故障时有很高的灵敏度,在外部故
2、障时又有很强的制动作用,不反映空投时的励磁涌流,却能反映变压器空载合闸时有故障的情况,解决了变压器差动保护的难题。关键词:变压器保护;纵差动保护;励磁涌流;阻抗继电器中图分类号:TM771文献标识码:A文章编号:1003-4897(2005)22-0001-050引言纵差动是大容量变压器必须采用的保护原理,它可以反映变压器的各种内部相间和接地故障。纵差动保护遇到的最大问题是如何区分励磁涌流和空图1保护接线原理示意图Fig.1Connectionschemeoftransformer投于内部有故障变压器的短路电流。因为在变压器空
3、载合闸或外部短路故障切除电压恢复时,有很大Im(KIm+KIn)>Sm(1)的励磁涌流,该电流仅在变压器的一侧流过,如不采In(KIn+KIm)>Sn(2)取措施必然引起保护误动作。现在有很多识别励磁式中:Im1、In1为折合到同一侧的变压器一次电流;Im涌流的方法,检测到励磁涌流后闭锁差动保护。但为变压器m侧接入差回路的二次电流;In为变压器由于变压器结构和材料上的特点,以及受运行方式n侧接入差回路的二次电流;K、K为比例系数,可和接线的影响,这些检测方法都不能保证百分之百以整定的正整数(K4、本文提出了一种不受空投时励磁涌流影数,可整定。响的变压器差动保护原理,并用阻抗继电器反应空只有两个判据都满足,保护才可以动作出口。投于内部故障。阻抗继电器在变压器空载合闸时投Im1、In1的正方向如图1所示,均为从母线指向变压入,在变压器正常运行时退出。这种保护配置方式器为正。如果忽略励磁电流的影响,则发生区外短在内部故障时有很高的灵敏度,在外部故障时又有路时二次电流Im和In大小相等,相位相差180。很强的制动作用,不反映空投时的励磁涌流,却能反不论区外故障发生在变压器左侧(Im变负)或右侧映变压器空载合闸时有故障的情况,解决了变压器(In变负)
5、,判据都不满足,保护都不会动作。只有差动保护的难题。在内部故障时,Im和In两电流方向相同,条件才满1新差动保护判据足。这种判据既符合差动原理又结合了方向比较实[1]现制动,使得灵敏度和可靠性都得到增强。在区外短路时差动回路的不平衡电流增大,要这种差动判据应用在单端电源系统内部故障时求差动保护有足够的制动作用,保证保护不误动。需要仿照输电线的弱馈端保护的方法使保护动作。传统的差动保护所采用的制动方法一般都要使保护因为对于图1,假设m侧为电源端,发生区内故障在内部故障时的灵敏度降低。不容易满足既保证区时,m侧判据满足,n侧可能电流和电压都接近于0,外
6、故障不误动,区内故障又有足够灵敏度,本文采用使得判据只有m侧满足动作条件,应增加如图2所的差动保护原理较好地解决了这个问题。示的逻辑功能。本差动保护采用的动作方程为:这样只要有一端的判据满足动作条件保护就可2继电器变压器的另一侧并有一定裕度。在从一侧手合变压器和外部故障切除电压恢复时退出差动保护,投入阻抗继电器。前者考虑空投于故障的情况。后者是图2单端电源系统判据出口逻辑的切换考虑在外部故障切除时紧接着发生内部故障的情Fig.2Protectioncriterionswitchconditioninsingle况。因为在外部故障切除后,电压突然恢
7、复,与变压sourcepowersystem器空投情况类似,变压器也会产生比较大的励磁涌流,而且励磁涌流的相位与负荷电流的相位关系是以动作了。不确定的,这时候差动保护可能会误动作。所以利为了防止外部故障切除时产生的励磁涌流使保用外部故障期间变压器两侧电流相等,相位相反且护误动,可以在外部故障切除后的一段时间内将差两侧电压差约等于变压器压降等特征将差动保护闭动保护闭锁,见下文。锁,投入阻抗保护。投入阻抗保护的时间可定为2阻抗继电器0.1s左右,是因为在0.1s后励磁涌流已经衰减到上述差动保护判据是在两边都有电流且大于一很小,再投入差动保护时不会误动。
8、退出差动保护最小电流定值的情况下才可能动作,在一边有电流投入阻抗保护的逻辑见图3。一边无电流的或小于最小电流
