- 变压器差动保护中电流互感器TA及其联接组的若干问题探讨
- 发布时间:2012/3/4 阅读次数:8440 字体大小: 【小】 【中】【大】
IA1 IA2
图1 Y0/△-11接线变压器
方式一,变比匹配和相位修正按照无零序补偿的常规方式。按照式(2-1)确定的各侧编程矩阵方程如下:
(2-3)
(2-4)
方式二,有零序补偿的方式。它的各侧编程矩阵方程按照式(2-2)和式(2-1)确定如下:
(2-5)
(2-6)它们之间的区别主要是:方式一符合常规使用方式,应用经验丰富;方式二对于变压器一次侧的接地故障灵敏度较方式一好;方式二由于对于变压器一次侧电流互感器输入的电流没有相关合成,因此对于变压器产生的励磁涌流的原始特征保留情况可能比方式一好些;方式二的缺点是需要输入保护装置接地侧的零序电流,应用经验不够丰富。
通过以上分析和在实际应用中的体会,采用纯数学方法依靠软件实现电流互感器TA联接组的变比匹配和相位修正方式带来的好处是:可靠性高、方式灵活、不受环境影响、经济性好、修改方便等。但是,在应用中一定要注意选择的变比平衡系数的限制范围,避免变比平衡系数本身放大保护的采样值影响保护工作。
3 电流互感器TA饱和时的对策
当前和今后一段时间内仍然大量采用的常规电磁耦合方式的电流互感器TA,由于故障电流大和(或)系统时间常数长以及电流互感器TA本身的剩磁等因素引起的电流互感器TA饱和情况,会对变压器差动保护装置产生极为不利的影响。特别是电流互感器TA的暂态饱和对引用变压器各侧电流量的变压器差动保护的影响更大,应该采取相应的识别方法区分是否为变压器差动保护区外的故障造成的电流互感器TA饱和的情况,避免变压器差动保护发生误动作。
目前,一方面对于电流互感器TA的选型已经考虑或注意到电流互感器TA的暂态饱和问题,如在高压系统或大容量电力设备高压侧普遍设计采用TPY级电流互感器,以及选用带小气隙的PR级电流互感器等;另一方面要求保护装置本身具有一定的抗电流互感器TA饱和的能力,特别是抗电流互感器TA的暂态饱和的能力。对于保护装置采用的判别方法主要是利用电流互感器TA饱和后的电流特征识别,如电流波形识别法、谐波含量判别法、时差判别法等。下面介绍一种变压器差动保护中选用的抗电流互感器TA饱和的附加稳定特性区判别方法:
首先,对于发生在被保护变压器区内的短路故障,它引起的电流互感器TA饱和是不易用差动电流和制动电流的比值区分的。这是因为差动电流和制动电流的测量值都会受到影响,而且它们的比值立即就会满足保护动作条件。这时的比率差动保护的动作特性还是有效的,故障特征满足比率差动保护的动作条件。
其次,对于发生在被保护变压器区外的故障,它产生的较大的穿越性短路电流引起的电流互感器TA饱和,会产生很大的虚假差动电流,这在各个测量点的电流互感器TA饱和情况不同时更为严重。如果由此产生的量值引发的工作点落在了比率差动保护的动作特性区内,而且不采取任何稳定比率差动保护的措施,比率差动保护将会误动作。但是我们知道:电流互感器TA并不是在故障一开始就发生饱和,而是在故障发生后经过一段时间,其铁芯的磁通达到它的饱和密度后才开始的。这样,电流互感器TA从故障起始到开始饱和时总会有一段时间(不小于1/4T~1/2T左右,T为工频周期的时间)还能够线性变换电流量,不会立即产生饱和。因此,按照基尔霍夫电流定律计算变压器各侧的电流量得到的差动电流,在开始的短时间内基本平衡,仅会产生较小的不平衡电流,待电流互感器TA饱和后才会产生较大的差动电流,引起变压器差动保护误动。
针对上述情况,变压器差动保护可以设一个电流互感器TA饱和时的附加稳定特性区,它能够区分出这种变压器区内、外故障情况,它的工作特性如图2所示。
图2 差动保护动作特性 对于发生在被保护变压器区外的故障引起的电流互感器TA饱和,利用故障发生的最初的1/4T~ 1/2T时间内,可以通过高值的初始制动电流(ITA )检测出来,此制动电流会将工作点短暂的移至附加稳定特性区内。反之,当变压器区内故障时,由于差动电流很大,其与制动电流的比值引发的工作点会立即进入比率差动保护的动作特性区内。因此,保护通过测量的电流量值引发的工作点是否在附加稳定特性区内,在半个周期内由此判别作出决定。一旦检查出外部故障引起电流互感器TA饱和,可以选择差动保护自动闭锁了比率差动保护,并按照整定的时间(TTA)内一直有效闭锁比率差动保护,直到整定的时间到时才解除闭锁。检查出变压器区外故障引起电流互感器TA饱和的判据公式如下式(3-1)。