干式變壓器差動保護的探討

【摘要】論述了干式變壓器差動保護、標準產品制動差動保護、零序差動保護在使用中應注意的技術問題，指出提高差動保護的靈敏度和快速性必須以安全可靠為基礎。[論文關鍵詞]干式變壓器微機保護配置主保護后備保護一、引言干式變壓器差動保護是干式變壓器的主要保護。一般采用具有制動特性的比率差動保護，由于其對區域內故障的可靠運行和對區域外故障的可靠閉鎖，在系統中得到廣泛應用。許多文獻[1]和[2]對上述兩種故障都做了詳細的分析，但從現場工程實踐來看，當干式變壓器在區域外發生短路故障時，由于流經干式變壓器的短路電流巨大，導致干式變壓器本身的絕緣和性能受損，并且干式變壓器經常發生匝間短路故障，這就要求差動保護在這種情況下能夠可靠運行而不被誤閉鎖，因此提出差動保護，本文重點分析了工程現場存在的問題。二是加強主保護，要使差動保護更加完善，簡化整定計算。加強主保護的目的是簡化后備保護，使干式變壓器在故障時能瞬間切除故障。目前220kV及以上干式變壓器的縱差保護是雙重的，是加強主保護的必要措施。差動保護應在安全可靠的基礎上完善。在簡化整定計算時，差動保護應設置自動輔助整定和固定輸入整定，盡量減少用戶需要設置的保護整定，充分發揮微機繼電保護裝置的優勢。無需系統參數和靈敏度檢查，保護整定可根據干式變壓器參數先立完成，整定方法簡單明了。三.差動保護用電流互感器的基本要求差動保護用電流互感器需要滿足兩個閾值。一是穩態誤差必須控制在10%誤差范圍內，因為整定計算中使用的不平衡穩態電流是按10%誤差閾值計算的。第二是瞬態誤差。影響電流互感器暫態特性的主要參數有短路電流及其非周期分量、一次回路的時間常數、電流互感器的工作周期和經過時間、二次回路的時間常數等。電流互感器的剩磁對飽和影響很大。當剩磁暫態分量和短路電流引起的磁通極性相同時，二次電流畸變會加劇。因此，如果電流互感器的鐵芯有剩磁，當一次電流遠低于正常飽和值時，電流互感器可能過早飽和。差動保護的暫態不平衡電流遠大于穩態時的暫態不平衡電流，因此僅在整定計算中增加兩次穩態不平衡電流是不安全的。抗飽和方法是使用帶氣隙的TPY電流互感器。然而，差動保護中廣泛使用的是P級電流互感器。P級電流互感器的穩態誤差不超過10%，瞬態誤差必須超過穩態誤差。在實踐中，瞬態誤差可以通過根據穩態誤差選擇的技術規格“增加密度”來限制。增加密度的方法有幾種[2]: (1)精確極限系數增加兩倍(允許短路電流為額定電流的倍數)；(2)二次額定負荷加倍；(3)增加二次電纜的橫截面積，使二次回路的總電阻減少一半；(4)改用5P電流互感器(復合誤差由10%降至5%)。目前110kV及以下采用P級電流互感器，220kV干式變壓器也采用P級電流互感器或5P級、PR級電流互感器。因此 #p#分頁標題#e#

四.程度和快速差動保護高靈敏度的前提是安全可靠的差動保護要有高靈敏度和快速性。輕微匝間短路可以快速跳閘，但提高靈敏度和快速性必須以安全可靠為基礎。運行實踐表明，在切除區外故障或區外故障時，使用較低的啟動電流值會造成差動保護誤動的嚴重后果，因此不要追求過高的靈敏度和快速性指標，而忽視可靠性。雖然提高靈敏度對于反映小故障是有效的，但是必然會降低安全性。干式變壓器的嚴重故障并不都是由小故障發展而來的，故障發生的瞬間仍然會發生設備燒毀事故。同時，小故障發展成大故障是需要時間的，所以也允許用一些時間來切除小故障的故障。長期運行實踐證明，干式變壓器的氣體保護是切除運行時間稍長的小匝間故障。輕微匝間故障引起的機械應力和熱效應不大，如果在200ms內排除故障，堆芯不會受到危害。從維護的角度來看，只要鐵芯沒有損壞，輕微和嚴重的匝間故障都需要更換。所以只要差動保護在鐵芯損壞前動作，就能滿足維修要求，不必降低線圈的燒損程度，犧牲保護的安全性。五、簡化后備保護。后備保護功能主要針對干式變壓器區域外的故障，特別是考慮到與其相連的母線發生故障時未切除的保護。當然也可以作為干式變壓器(特別是110千伏及以下電壓等級的干式變壓器)主保護的后備，以及所接線路保護(特別是110千伏及以下電壓等級的線路)的后備。加強主保護后，差動保護加倍配置，氣體保護先立DC電源，主保護非常可靠、靈敏、快速，后備保護應簡化。后備保護只要有220kV及以上的電壓系統，就是近后備，110kV及以下的電壓系統是遠后備的基礎。沒有必要按照線路保護設置幾個后備保護。線路保護有距離保護，基本不受短路電流影響。保護范圍相對固定，配合相對簡單。干式變壓器的后備保護主要是母線的近后備和110千伏及以下電壓等級線路的遠后備。只要系統中的故障可以通過保護動作排除而不拒動，就能滿足要求。后備保護能否解決電流保護的多級協調是一個復雜而又困難的問題。干式變壓器的后備保護不需要多級協調和定值校驗，所以我們

要擺脫整定計算中難以配合的困擾。目前，微機型保護各側設置相間和接地保護各設3段8時限的復雜保護是作繭自縛，沒有好處。 簡化后備保護的原則，作者認為干式變壓器高壓側只設置復合電壓過電流保護，中、低壓側設復合電壓過電流保護作為遠后備，電流限時速斷作為母線近后備。 六、結語 干式變壓器差動保護提高靈敏度和快速性必須建立在安全可靠的基礎上，應采取防止因電流互感器飽和和區外故障切除的暫態誤差造成誤動的措施。 加強主保護理應簡化后備保護，干式變壓器后備保護主要是作為母線的近后備，110kV及以下電壓等級線路的遠后備，要擺脫整定計算中難以配合的困擾，不作定值校核，為此高壓側后備保護僅設復合電壓過流保護，中、低壓側后備保護設復合電壓過流保護和電流限時速斷保護，前者按干式變壓器額定電流整定，后者按同側母線的較低靈敏度要求整定，時間應與同側相鄰線路的相應時間相配合。 參考文獻： [1]王維儉，電氣主設備繼電保護原理和應用，北京：中電力出版社，1996. [2]朱聲石，差動保護的暫態可靠性，繼電器，Vol.30，NO.8，2002.#p#分頁標題#e#