变压器差动保护特点及误动作原因
时间:2014-07-19 11:23来源:未知 作者:y930712 点击:
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差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置纵向联接起来,并将两端的电气量进行比较,从而判断保护是否动作。根据基尔霍夫定律,保护范围内流入与流出的电流应该相等
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差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置纵向联接起来,并将两端的电气量进行比较,从而判断保护是否动作。根据基尔霍夫定律,保护范围内流入与流出的电流应该相等(变压器应该归算到同侧)。当保护范围内发生故障时,其流入与流出的电流就不相等了。差动保护就是根据这个不平衡电流动作的。因此,这种保护方法有很高的动作选择性和灵敏度,适用于保护大容量、强电流、高电压及对灵敏度要求高的电气设备。所以,这种方法广泛用于保护大容量、高电压的变压器,并以其优越的保护性能成为大容量、高电压变压器的主要保护方法。然而值得注意的是,由于变压器在结构和运行上具有一些特点,因此在实际运行中保护范围内无故障时,差动保护装置也具有较大的不平衡电流,这种不平衡电流可能引起差动保护装置的误动作。另外,即使考虑了变压器差动保护的这些特点并加以修正,由于这种保护装置的复杂性在有些情况下也常出现一些误动作现象。本文将就变压器差动保护两种误动作的原因加以简单的分析。
一、 变压器差动保护的特点
1、 变压器励磁涌流的存在
变压器励磁电流(激磁电流)仅流经变压器的某一侧,因此通过电流互感器反应到差动回路中将形成不平衡电流。稳态运行时,变压器的励磁电流不大,只有额定电流的2-5%。在差动范围外发生故障时,由于电压降低,励磁电流减小。所以这两种情况下所形成的不平衡电流都很小,对变压器的差动保护影响不大。
但是,当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的情况下,则可能出现很大的励磁电流即励磁涌流。这个现象的存在是由于变压器铁心饱和及剩磁的存在引起的,具体分析如下:
当二次侧开路而一次侧接入电网时,一次电路的方程为
u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1)
u1:一次电压,
um:一次电压的峰值,
α:合闸瞬间的电压初相角,
R1:变压器一次绕组的电阻,
N1:变压器一次绕组的匝数,
φ: 变压器一次侧磁通。
由于i1R1相对比较小,在分析瞬态过程初始阶段可以忽略不计
所以
umcos(wt+α)= N1dφ/dt
dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt
积分,得
φ=( um/ N1) sin(wt+α)+c
φ=φm sin(wt+α)+c φm为主磁通峰值,c为积分常数。
设铁芯无剩磁当t=0 时,φ=0 所以c=-φmsinα
所以空载合闸磁通为
φ=φm sin(wt+α) -φmsinα (2)
由(2)式可得空载合闸磁通的大小与电压的初相角α有关考虑最不利情况
当α=900时,电压过零
φ=φm sin(wt+900) -φm=φmcoswt-φm
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