变压器差动保护.docx

Y0/Δ 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/Δ 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，Δ 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 Δ 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 Δ 环内流通如果把纵向差动范围内的 Y0/Δ 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Δ 环内零序电流 ，Δ 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/Δ 接线的变压器纵向分相电流差动保护存在 Y0→Δ 和 Δ→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 Δ 接线分界：变压器 Y0 侧及变压器 Δ 侧的 Δ 环内统称 Y0 侧，变压器 Δ 侧的 Δ 环外称 Δ 侧。

当故障发生在 Δ 侧：若Y0→Δ 折算，则非故障相差动电流为零；若 Δ→Y0 折算，则非故障相差动电流不为零道理很简单，当 Y0→Δ 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Δ→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，Δ 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→Δ 折算，还是 Δ→Y0 折算非故障相差动电流可能不为零Y0→Δ 折算, 被折算侧有故障，同 Δ 侧发生故障 Δ→Y0 折算道理，非故障相差动电流不为零Δ→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 Δ 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 Δ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，Δ 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，Δ 侧是相电流差，励磁涌流闭锁应该采用 Δ→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 Δ→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 Δ 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/Δ 接线变压器的纵向差动保护存在 Y0→Δ 和 Δ→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？Δ→Y0 折算差动继电器倾向采取按相闭锁，Y0→Δ 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、波形识别单一和闭锁方式简单首次采取差动电流和虚拟差流两个样本电流、利用样本电流的多成分识别样本电流波形及采用双重的闭锁方式等崭新技术，准确、完满地解决了纵向差动保护中励磁涌流闭锁问题通过大量的仿真计算，特别是许多现场误动录波数据的仿真，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。