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高壓試驗(yàn)變壓器內(nèi)部故障差動(dòng)保護(hù)存在原理性問(wèn)題
差動(dòng)保護(hù)的原理是基于進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)電流與離開(kāi)該網(wǎng)絡(luò)的電流相等.如果該網(wǎng)絡(luò)泄漏電流,則進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的電流與離開(kāi)該網(wǎng)絡(luò)的電流產(chǎn)生差值。因此該保護(hù)原理用于發(fā)電機(jī)保護(hù)是十分成功.但是將差動(dòng)原理用到電力變壓器的內(nèi)部故障保護(hù)則存在一此原理性的問(wèn)題。
一般認(rèn)為,TA 飽和,兩個(gè)TA 的變比與變壓器的變比不匹配,由于變壓器調(diào)壓改變了分接區(qū)接線由于變壓器采用Y,d 接線產(chǎn)生原邊和副邊的相位移,勵(lì)磁涌流,過(guò)勵(lì)磁等非內(nèi)啊短路故障都可能引起差電流的誤差,從而使差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于電力變壓器的合理性遇到挑戰(zhàn)。
首先,電力變壓器原副邊有較大的變比。因此,從原理上,要求變壓器原、副邊連接的電流互感器(TA)的變化與變壓器原、副邊的變比完全一致,但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)是有困難的。因?yàn)橛泻芏嘁蛩乜稍斐蒚A 的變比與變壓器原、副邊的變比不一樣。比如,TA 的計(jì)算變比與標(biāo)稱的變比可能不一致;TA 的飽和也會(huì)造成變比的改變;變壓器分接頭的調(diào)整也會(huì)改變變壓器的變比。所以,即使變壓器沒(méi)有發(fā)生內(nèi)部故障,也不能保證變壓器原副邊繞組測(cè)量的差電流很小。這些原因造成的在無(wú)內(nèi)部故障下出現(xiàn)的變壓器輸入電流與輸出電流的不平衡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸電線和發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的不平衡電流.變壓器差動(dòng)保護(hù)中出現(xiàn)的這種不平衡電流僅靠采用速飽和變流器是不能得到解決的。
其次,電力變壓器是非線型變壓裝置,鐵磁非線性可能引起變壓器的空載合閘,重合閘,過(guò)勵(lì)磁的情況下產(chǎn)生大于額定工作電流數(shù)倍甚至10 倍的勵(lì)磁涌流,使差電流急劇增加。產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的本質(zhì)是因?yàn)樽儔浩麒F心的非線性特性。當(dāng)變壓器上電合閘時(shí)鐵心有剩磁,且剩磁的極性和幅值與合閘瞬間所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)磁通的極性和幅值不一樣時(shí),就會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流有明顯的直流分量和奇次,偶次諧波;包含單極脈沖或雙極脈沖,且單極脈沖的峰值哀減的很慢;二次諧波的起始值不是很大,但是勵(lì)磁涌流的衰減反而增加。為了克服勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的問(wèn)題,學(xué)者和工程師們?cè)?jīng)提出過(guò)很多的解決的方案,其中包括前面提到過(guò)的延遲保護(hù),短暫時(shí)降低保護(hù)靈敏度，引入電壓信號(hào)等?，F(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用的基于電流差動(dòng)保護(hù)在區(qū)分故障電流和勵(lì)磁涌流方面可以分為兩類:一種是基于諧波的方法;另一種是波形識(shí)別方法。基于諧波的方法依據(jù)的是變壓器勵(lì)磁涌流相對(duì)于故障電流有明顯的直流分量和諧波含量,尤其是一般情況下2 次諧波法。基于波形的方法有多種不同的方案,比較典型的方案有全諧波法和2 次,5 次諧波法。基于波形識(shí)方法依據(jù)的是變壓器勵(lì)磁涌流上下半周期具有明顯的非對(duì)稱性,而內(nèi)部故障電流一般具有對(duì)稱性。另一種比較典型的方案是識(shí)別間斷角的方案,勵(lì)磁涌流有明顯的間斷角特征,而內(nèi)部故障電流沒(méi)有間斷角特征。
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