变压器差动保护.docx

Y0/接线变压器差动保护的励磁涌流闭锁内容摘要长期以来，人们广泛地采用差动电流作为励磁电流样本，仅利用样本电流中的二次谐波识别短路和涌流，或采取按相闭锁或采取最大相闭锁。理论证明，这种闭锁存在缺陷，实践证实，这种闭锁存在不正确动作。本文通过理论分析得出结论：样本电流、波形识别和闭锁方式是利用电流实现励磁涌流闭锁的三大要素。作者重新选取了样本电流、采取多成分的波形识别和双重的闭锁方式等崭新技术，为利用电流实现励磁涌流闭锁提出了先进的思想。仿真和动模都证实新思路正确、新技术有效。引言变压器差动保护的涌流闭锁十分类似线路阻抗保护的振荡闭锁。如果振荡中心落在保护范围内，功角摆到一定角度，测量阻抗无法区分短路和振荡，解决这类问题就是振荡闭锁。变压器励磁回路饱和，励磁阻抗降低，等同于经降低后励磁阻抗短路，差动继电器无法区分短路和涌流，解决这类问题就是涌流闭锁。励磁涌流闭锁是一直困惑业内人士的难题，是变压器差动保护不正确动作的主因，甚至有学者认为对变压器差动保护的研究就是对变压器励磁涌流的研究。Y0/接线的变压器纵向差动保护中的励磁涌流闭锁更是难中之难。长期以来，人们广泛地采用差动电流作为励磁电流样本，仅利用样本电流中的二次谐波区分短路和涌流，或采取按相闭锁或采取最大相闭锁。理论证明，这种闭锁很不完善、存在严重缺陷。实践证实，这种闭锁存在一定概率不正确动作。计算机技术对传统的观念产生深刻影响，新方法、新技术层出不穷。本文通过分析、验证，颠覆了传统的观念，提出了崭新的理论：样本电流、波形识别、闭锁方式是利用电流实现励磁涌流闭锁的三大要素。通过大量的仿真计算，特别是许多现场误动的录波数据的仿真，新理论都能准确地区分短路与涌流。新原理的保护装置经过多次动模、数模的验证，新保护的灵敏性、安全性、速动性均优于同类保护。纵向差动三相间相互影响在三相电路中，存在电联系、磁耦合都会造成三相间相互影响，这是一个不容忽视的问题。大家熟知的对称分量法就是将存在对称磁耦合的三相网络，分解三序独立的零序、正序、负序网络。我们通过分相差动与纵向差动的比较来考察纵向差动三相间相互影响。在分相差动范围内，三相变压器完全等同于三台单相变压器，三相间完全独立，三序等效电路完全相同、等值阻抗完全相等。只要变压器内部无故障差动电流等于本相励磁电流。采用差动电流波形判别短路或励磁涌流是完全正确的。在纵向差动范围内，接线使得三相直接存在电的联系，完全不同于三台单相变压器，零序等效电路根本不同于正、负序等效电路，从三相电路的理论知，零序网络与正、负序网络不同，等效于三相间存在互感。显然，不能简单地仿照分相差动，采用差动电流波形实现涌流闭锁。纵向差动范围内的接线造成了三相间相互影响，沟通了差动范围内的三相间电流流通，从序分相观点看是零序电流在环内流通。如果把纵向差动范围内的Y0/变压器两侧看成两端口网络，那么，零序网络则极不对称，构成差动继电器的电流必须剔除零序电流！剔除零序电流只是保证了外部故障差动的平衡。其实质是，假设Y0侧零序电流等于环内零序电流 ，侧在硬件上把TA环内移至环外，Y0侧必须在软件上减去零序电流 。外部故障故障上述假设成立。内部故障或励磁涌流产生的零序电流上述假设不成立！Y0/接线的变压器纵向分相电流差动保护存在Y0和Y0两种折算。人们总是企图用差动电流反映故障点电流，显然，故障发生在哪侧向那侧折算较准确。折算就好比站在折算侧向被折算侧看，用戴维南定理等值为一个有内阻抗的三相电源。如果被折算侧无故障，等值的三相是对称的，被折算侧有故障必然相当复杂。这里所谓的“侧”，是按纵向差动继电器的折算分侧，不以变压器绕组分侧，它以接线分界：变压器Y0侧及变压器侧的环内统称Y0侧，变压器侧的环外称侧。当故障发生在侧：若Y0折算，则非故障相差动电流为零；若Y0折算，则非故障相差动电流不为零。道理很简单，当Y0折算时，被折算侧无故障，我们站在故障点向Y0侧看，用戴维南定理等值为一个有内阻抗的三相电源，如同线路差动一样，非故障相差动电流为零。当若Y0折算时，被折算侧有故障，在Y0侧找不到这样一个戴维南点。或者说，侧电流在折算过程中要做电流差运算，即故障相与非故障相的混合运算，造成了非故障相差动电流不为零。当故障发生在Y0侧，无论Y0折算，还是Y0折算非故障相差动电流可能不为零。Y0折算, 被折算侧有故障，同侧发生故障Y0折算道理，非故障相差动电流不为零。Y0折算，Y0侧电流在折算过程中要做减零序电流运算，只要Y0侧故障出现零序电流，则非故障相差动电流不为零。容易理解即使是内部故障分相差动非故障相差动电流理论上为零，说明Y0侧和环内的相电流平衡，序电流则不然。比如，线路上发生A相接地短路，短路点两边B、C相电流相等，短路点两边的零序电流就肯定不等。同样的道理，变压器内部短路Y0侧和环内的零序电流绝对不相等。非故障相原本平衡的相电流，纵向差动的无奈处理：Y0侧减去零序电流，侧TA外移，就产生差动电流。变压器励磁涌流相间影响与内部短路相间影响道理一样。从电路上看，产生励磁涌流就是励磁阻抗降低，可以看成经降低后励磁阻抗短路，只不过励磁阻抗是非线性的、变化的。通常在Y0侧空投变压器，保持Y0侧电流的原始性至关重要，对变压器而言Y0侧是相电流，侧是相电流差，励磁涌流闭锁应该采用Y0折算。当变压器励磁电流出现零序电流，必然产生三相间相互影响。即各相的差动不仅仅是本相励磁电流，这是涌流闭锁棘手问题之一。励磁涌流闭锁的样本电流前面讲到励磁涌流闭锁应该采用Y0折算后的电流作为样本电流。若采用差动电流，构成差动电流时Y0侧减去零序电流，它破坏了励磁涌流的完整性，丢失了励磁涌流特征。若采用Y0侧相电流，虽然没有刻意减去零序电流，对励磁电流而言，也失去环内零序电流。即使准确的得到本相励磁电流，也不一定能够可靠闭锁。因为它不是差动电流，不能反映三相差动电流的相互影响。由于本相的差动包含其他相的励磁电流，会造成小涌流相不能可靠闭锁。从Y0侧相电流看到涌流小或涌流特征不明显开放该相差动继电器，但是，该相差动继电器受大涌流相的影响计算出足以动作的差动电流，使得不能可靠闭锁。可见，丢失励磁涌流特征和计及相间影响都不能缺失！从理论分析知，两者都只与零序电流相关，归根结底对零序电流的处理是问题的关键。因此，我们采取两个样本电流：差动电流和虚拟差流。差动电流，优点它与差动继电器一致，缺点Y0侧减去零序电流，丢失励磁涌流特征。虚拟差流是Y0侧零序电流过补偿后的差动电流，它的优缺点正好与差动电流相反。而且，它们的差别是在Y0侧加、减零序电流。加、减零序电流是考虑到零序电流的随机性，从极端的、不同的两个方向计及零序电流的影响。样本电流的波形识别略。这是涌流闭锁棘手问题之二。差动电流和虚拟差流的双重闭锁方式Y0/接线变压器的纵向差动保护存在Y0和Y0两种折算，采取两个励磁涌流闭锁的样本电流，它们之间的关系如何？Y0折算差动继电器倾向采取按相闭锁，Y0折算差动继电器倾向采取最大相闭锁。这里的“倾向”一词的内涵是区别于“完全”，是一种介于按相闭锁与最大相闭锁间的折中方案，折中方案是将最大励磁涌流相的涌流特征部分地移植到其他相，移植得多倾向最大相闭锁；移植得少倾向按相闭锁。折中方案可以合理地协调可依赖性与安全性的矛盾，是三相间相互影响导致的必然选择。零序电流的随机性派生出差动电流和虚拟差流两个样本电流、造就出两个闭锁继电器，它们在安全性上起到很好的互补作用，因此，采用“或”逻辑双重闭锁方式。依赖性是依赖合理的折中方案保证的。仿真和动模验证略。结论变压器励磁涌流闭锁是继电保护古老、棘手的难题，是变压器差动保护不正确动作的主因。计算机技术的发展逐步改变着传统的观念，新的计算方法、新的技术手段层出不穷。本文通过分析、验证，颠覆了传统的观念，提出了样本电流、波形识别、闭锁方式是利用电流实现励磁涌流闭锁的三大要素的新思想。通过对纵向差动三相间相互影响的分析，指出现行的涌流闭锁不正确闭锁的主要原因是，选取样本电流不恰当、波形识别单一