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变压器组配护卫定理解析及研讨

导读: 在变压器铁心磁通密度过高的稳态过励磁工况下,铁心严重饱和,造成励磁电抗Xe减小、励磁电流剧增,可高达变压器额定电流的43%。

  在变压器铁心磁通密度过高的稳态过励磁工况下,铁心严重饱和,造成励磁电抗Xe减小、励磁电流剧增,可高达变压器额定电流的43%,势必造成保护的误动。更为严重的是,变压器在发生励磁涌流时励磁电流可高达额定电流的10倍以上,它将流入变压器保护的差动回路中,变压器空载合闸或外部故障切除后,当变压器端电压突然恢复时,将产生励磁涌流,此种情况下要求保护不误动实属困难。

  正常运行的变压器,根据系统的运行要求,需要调整分接头,这会带来不平衡电流。变压器有两个或三个电压等级,构成差动保护的CT的额定参数不同,也将带来不平衡电流。变压器差动保护能反映高、低压绕组的匝间短路,而匝间短路时虽然短路环中的电流很大,但流入差动保护中的电流可能不大;保护能反映高压侧(中性点直接接地系统)经高阻接地的单相短路,此时故障电流较小。

  当变压器绕组匝间短路时,变压器仍带负荷。这就是说变压器内部故障时被保护设备仍流出电流,将影响保护的灵敏度。为降低制造成本,现代大型变压器的工作磁密都取得很高,通常接近饱和磁密,更加大了励磁涌流的水平,使差动保护的难度更大。

  综上所述,传统的变压器差动保护一方面要躲过由于种种原因产生的很大的不平衡电流,另一方面却要求能反映轻微的内部匝间短路。而上述两方面是相矛盾的,也正是由于上述原因造成电力系统的规模不断扩大,与此同时,变压器保护虽有一定程度的提高,但与线路、发电机保护相比,提高的速度太慢,远远落后于电力系统变压器的发展。

  对于提高励磁涌流判别方法的探索在当前的实际应用和研究中,对励磁涌流的判别方法主要有:二次谐波制动法、间断角原理、电压制动原理、磁通特性原理和等值电路法等。

  波形对称原理是一种基于波形识别原理的保护方法,其理论基础认为故障下的电流波形是基本对称的,而涌流下波形是不对称的。由于故障波形的千差万别,这一假设是否成立还有待检验。

  如果把变压器看作是一个线性的电气元件,则电压制动原理和电流制动原理(包括二次谐波制动和间断角原理)是完全等价的,二次谐波电流制动可以等价地表示为二次谐波电压制动。由于变压器的非线性励磁特性,电压和电流并非是线性相关的,而是系统中独立的变量,因此一个变压器的运行状态,应同时包括电压、电流的信息才能完全表征。虽然,变压器保护的目的只是正确区分出各种故障,未必需要变压器全部的状态量,但由于电力系统日趋庞大,变压器运行方式日趋复杂,应用较少的信息量已难以满足鉴别的需要。
 

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