1 引言
主變差動(dòng)保護是變壓器的主要保護手段，基本原理是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區內故障，差動(dòng)回路中的電流值大于整定值，差動(dòng)保護瞬時(shí)動(dòng)作，而在保護區外故障，主變差動(dòng)保護則不應動(dòng)作。受變壓器勵磁電流、接線(xiàn)方式、電流互感器誤差等因素的影響，使差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流，而不平衡電流中勵磁涌流的存在，�？蓪е伦儔浩鞑顒�(dòng)保護誤動(dòng)，給變壓器差動(dòng)保護的實(shí)現帶來(lái)困難，因此采用措施減少不平衡電流及其對保護的影響是實(shí)現主變差動(dòng)保護需要解決的主要矛盾。
2 主變差動(dòng)保護分析
在主變差動(dòng)保護所用電流互感器選擇時(shí)，除應選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，還應適當地增大電流互感器變比，以降低短路電流倍數，這樣可以有效削弱勵磁涌流，減少差動(dòng)回路中產(chǎn)生的不平衡電流，提高差動(dòng)保護的靈敏度。這對避免保護區外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導致的主變差動(dòng)保護誤動(dòng)作尤為有效。下面將通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析：
實(shí)例：一臺三相三繞組降壓變壓器，容量Se=40.5MVA，電壓110±2×2.5%kV/385±2×2.5%kV/11kV，接線(xiàn)方式：Ydd11-11，變壓器額定電流：213A/608A/2130A。主變差動(dòng)保護采用BCH-2型差動(dòng)繼電器�；居嬎闳绫�1所示，已確定110kV側為基本側。
主變差動(dòng)保護部分整定值如下(計算過(guò)程略)：
差動(dòng)線(xiàn)圈的計算匝數：Wcd.js=6.3匝，實(shí)際匝數向下取整，取Wcd.js=6匝；
繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流：Idz=10A；
靈敏度K1m=2.1。
該變電所曾發(fā)生10kV線(xiàn)路出線(xiàn)處因外力破壞導致三相金屬性短路，10kV線(xiàn)路電流速斷動(dòng)作，相繼引起主變差動(dòng)保護誤動(dòng)作。我們初步分析因短路點(diǎn)離保護太近，又是最嚴重的三相金屬性短路，短路電流極大，當外部故障切除，電壓恢復時(shí)，出現數值很大的勵磁涌流，從而使差動(dòng)回路產(chǎn)生的不平衡電流大于整定電流值而導致主變差動(dòng)保護誤動(dòng)作。但如果提高保護定值，如保護定值增大為11A，則靈敏度變小K1m=1.91＜2，不能滿(mǎn)足靈敏度的要求。
表1
| 項目 |
高壓側 |
中壓側 |
低壓側 |
| 額定電壓(kV) |
110 |
35 |
11 |
| 額定電流(A) |
213 |
608 |
2130 |
| 電流互感器接線(xiàn) |
D |
Y |
Y |
| 電流互感器計算變比 |
 |
608/5 |
2130/5 |
| 電流互感器選擇變比 |
400/5 |
750/5 |
3000/5 |
| 流入差動(dòng)回路中的電流(A) |
213/(400/5)×3=4.6 |
608/(750/5)=4.05 |
2130/(3000/5)=3.55 |
| 不平衡電流(A) |
0 |
4.6-4.05=0.55 |
4.6-3.55=1.05 |
后經(jīng)綜合分析，認為采用BCH-2型具有速飽和變流差動(dòng)繼電器來(lái)避免勵磁涌流存在一定缺陷。從勵磁涌流的特性看，對三相變壓器，電壓恢復時(shí)，至少有兩相出現程度不同的勵磁涌流，即三相勵磁涌流中可能有一相沒(méi)有非周期分量，這時(shí)速飽和變流器將失去作用。分析保護定值，差動(dòng)保護電流互感器變比選得有些偏低，且趨于飽和。這樣當發(fā)生最嚴重的三相金屬性短路時(shí)，電流互感器因飽和其誤差增大，不但增大不平衡電流，而且使電流互感器嚴重過(guò)載。而增大電流互感器變比，可降低短路電流倍數，減少差動(dòng)回路中的不平衡電流，因而能有效地削弱勵磁涌流和區外故障產(chǎn)生的不平衡電流。
根據以上分析，采用增大電流互感器變比的方法，其數據如表2所示(與表1相同部分略)。
表2
| 項目 |
高壓側 |
中壓側 |
低壓側 |
| 電流互感器選擇變比 |
500/5 |
900/5 |
4000/5 |
| 流入差回路中的電流(A) |
 |
608(900/5)=3.38 |
2130/(4000/5)=2.66 |
| 不平衡電流(A) |
0 |
3.69-3.38=0.31 |
3.69-2.66=1.03 |
主變差動(dòng)保護部分整定值如下(計算過(guò)程略)：
差動(dòng)線(xiàn)圈的計算匝數：Wcd.js=8.1匝，實(shí)際匝數向下取整，取Wcd.js=8匝；
繼電器的實(shí)際動(dòng)作電流：Idz=9A；
靈敏度K1m=2.44。
由表1、2及部分整定數據可知：電流互感器變比增加后，其二次電流110kV側由4.6A減為3.69A，35kV側由4.05A減為3.38A，10kV側由3.55A減為2.66A；差動(dòng)回路中的不平衡電流：35kV側由0.55A減為0.31A，10kV側由1.05A減為1.03A；靈敏度由2.1增為2.44。即減少了電流互感器二次回路電流和差動(dòng)回路中的不平衡電流，提高了保護裝置的靈敏度，使主變差動(dòng)保護區外發(fā)生最嚴重的三相金屬性短路時(shí)，電流互感器不致于嚴重過(guò)載而使誤差增大，有效地削弱勵磁涌流和區外故障產(chǎn)生的不平衡電流。該所自增大電流互感器變比后，10kV線(xiàn)路再發(fā)生類(lèi)似短路故障時(shí)，主變差動(dòng)保護再未誤動(dòng)過(guò)。
3 結論
為防止主變差動(dòng)保護因不平衡電流的影響造成的保護誤動(dòng)作，在選擇保護用電流互感器時(shí)，除應選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，適當增大電流互感器變比，這樣可以降低短路電流倍數，減少差動(dòng)回路中產(chǎn)生的不平衡電流，有效削弱勵磁涌流，提高差動(dòng)保護的靈敏度。這對避免保護區外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導致的主變差動(dòng)保護誤動(dòng)作不失為有效的方法之一。 |
