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1、国内外对变压器差动爱护的讨论现状
变压器常有的爱护有过电流爱护、电流速断爱护、***爱护等。但他们有一些缺乏之处,过电流爱护动作时限比拟长,切除故障不快速;电流速断爱护由于“死区”的影响使爱护范围受到限制;***爱护只反映变压器的内部故障,但不反映外部故障。而变压器差动爱护就是为了解决这问题的。
差动爱护分为纵差动爱护和横差动爱护,纵差动爱护用于单回路,横差动爱护用于双回路。变压器差动爱护是纵差爱护。变压器差动爱护是依据基尔霍夫定律产生的,爱护原理简洁,易实现,是变压器的主爱护之一。,差动爱护是利用故障时产生的不平衡电流来动作,爱护灵敏度很高,动作快速。经过很多人的讨论,变压器差动爱护已经得到很好的进展,爱护的正确动作率有了很大的提高。
由于变压器自身的缘由、互感器的误差、爱护装置等方面的因素,造成变压器不平衡电流,它是引起差动爱护误动作的一个重要缘由。为了解决这个问题,现在的差动爱护装置都采纳比率动作曲线,传统的基于ct变压器比率制动曲线,由于ct饱和等因素,斜率一般都较大,曲线较高,改用ect后,由于ect不饱和且具有良好的线性,因此比率制动作曲线不需要制定太高,甚至可以指定成水平线。
另外,励磁涌流也是在讨论变压器差动爱护是不行避开的问题,这个问题通过加励磁涌流闭锁来消退,经过大量讨论,现在主要闭锁原理有以下几种:
二次谐波闭锁原理,利用励磁涌流时存在大量的二次谐波,而非励磁涌流时二次谐波很小的原理,形成了二次谐波闭锁,在实际中使用最多的方法之一。但是,随着电力系统的进展,这种方法消失了越来越大的问题,突出的表现就是由于电力系统各种电容的影响,变压器内部故障下二次谐波含量可能变得很高,但在励磁涌流时二次谐波又可能变得很低(当变压器饱和磁通较低时),所以这种方法需要进一步改良。
连续角原理和波形对称原理,是观看励磁涌流波形,发觉涌流存在很小波变化方法。此方法解决了傅里叶算法不能完全提出暂态信号的特征的”缺点,适合于电力系统的暂态分析。由于需要较高的采样率,装置的硬件本钱变高,同时,电力系统正常状况下也存在高次谐波可能影响推断,所以此方法也需要进展完善。
神经网络方法以及模糊掌握理论等识别方法是比拟新兴的方法。神经网络方法过程比拟繁琐,需要大量的数据,但它充分发挥了人脑计算力量强、自学力量强、容错性、自适应性等优点,
是讨论和进展的一个重要方向。模糊掌握理论是将多个输入量及相关的爱护判据赐予不同的置信度,通过模糊理论得到最终的跳闸决策,提高了推断的精确性。连续角原理是一种清楚、直观、抗过励磁力量强的方法,但需配置相应的a/d芯片级cpu,提高了硬件本钱,同时观擦波形可以发觉励磁涌流还存在非对称性,因此形成波形对称原理。它比连续角原理更易实现,但在对称涌流时无法判别,因此,这两种方法都需要大量试验来确定,实现比拟简单。差有功法、磁通判别法及基于变压器模型的判别法,利用了电流信号和电压信号,比只使用电流信号更有优势。差有功功率的理论根底是:变压器故障时主要增加有功功率,而其他状况下主要增加无功功率。磁通判别法的理论根底是:非内部故障时,变压器运行在正常的磁化曲线上;而故障时偏离磁化曲线运行。基于变压器模型的判别方法是依据变压器模型得出的变压器恒等式,在故障时恒等式关系不成立,而判别故障与否,可利用电流、电压信号计算出变压器的漏感、电阻以及励磁阻抗,利用他们的变化与否推断是否涌流,这三种方法都是从物理机理动身,原理简洁,精确性高,但受多方面因素影响,整定较困难,还有待进一步讨论。
目前,针对电力变压器励磁涌流的判别,国内外学者提出了很多新原理和新方法,但这些方法都由缺乏之处且还处在试验阶段,需要进一步验证才能采纳。实际中最多的还是二次谐波检测,这种检测方法会在变压器空载合闸时消失差动爱护动作或是在发生内部故障时消失爱护拒动的状况。因此,需要进一步探究快速、精确的区分变压器励磁涌流和内部故障电流的新方法,提高变压器差动爱护的性能。
国外早在1941年就有和应涌流现象的报导。当时在查找变压器差动爱护误动缘由过程中,发觉较大暂态鼓励电流不仅消失在刚合闸的变压器中,也消失在已并网运行的变压器中。通过现场波形记录、试验测试和电流表达式的数学推导对合应涌流现象进展了深入的分析,并争论了和应涌流对变压器差动爱护及过电流爱护的影响。saied通过数值仿真一台变压器空投充电,另外一台空载、负荷或有并联电容器的变压器正在并联运行时,两台变压器的电流、磁链和公共连接点的电压变化,对影响和应涌流的局部因素进展分析。bronzeadohs等通过仿真分析并联和串联变压器两种系统构造形式,指出空投一台变压器时,励磁涌流在系统与变压器间产生了一种暂态和应作用,不仅使空投变压器的励磁涌流的幅值和持续时间发生变化,而且在运行变压器中将产生和应涌流,结果导致运行变压器差动爱护误动和长时间的谐波过电压。随着变压器线圈中的电阻值减小,和应涌流现象将增多。王怀智等通过对220kv系统中两台主变的空投试验再次说明白和应涌流的存在,并指出了它对变压器差动爱护的影响。试验记录说明采纳二次谐波“或”门制动可防止和应涌流导致差动爱护误动。
2讨论的背景、目的及意义电力变压器是发电厂和变电站中的主要电气设备,它的安全运行与否直接关系到系统能否稳定正常地工作。随着电力容量及电压等级的增加,变压器造价越来越昂贵,假如因故障遭到破坏,其检修度大,检修时间长,经济损失沉重。因此要有一个安全、牢靠、灵敏的变压器爱护方案,这始终是国内外电力系统学者们讨论的热点。变压器差动爱护的关键问题是如何鉴别励磁涌流和内部故障,国内外很多专家和学者对此进展了大量的讨论,也取得了许多有益的成果。
近些年来,在操作过程中引起的屡次变压器差动爱护误动状况引起广泛留意。2023年11月7日华能井冈山电厂发生一起机组非规划停运故障,在合#2主变出口断路器的过程中,#2主变差动爱护动作导致#1发电机与系统解列停运,后查明是由于和应涌流导致变压器差动爱护误动引起的。目前由于电网分层分区级大容量变压器的逐步投运,局部电网构造发生了根本性的变化,电力系统中和应涌流引起变压器差动爱护误动的事故不断增加,因此和应涌流问题引起人们的关注。
和应涌流与合闸励磁涌流特征不完全一样,运行变压器本身没有故障,方向与空投变压器相反,和应涌流的峰值是先增大后减小,峰值消失的时刻与相邻变压器交相照应,并且误动发
生在相邻变压器空投完成一段时间后,持续很长时间都不衰减,易导致电流互感器暂态饱和,误动缘由更具有隐藏性。前人的讨论工作针对空载合闸或外部故障切除后电压恢复时变压器本身励磁涌流的产生气理、波形特征与变化特点进展的,而对并联或串联运行中变压器的和应涌流对变压器差动爱护的影响分析并不多。因此有必要对和应涌流的产生气理和特点进展深入讨论,提醒其本质,进而提出可行的措施,消退隐患,提高供电牢靠性。
综述资料
变压器爱护的进展历史,1931年recordray提出出比率差动的变压器爱护标志着差动爱护为变压器主爱护时代的到来,1941年,cdhayward首次提出了利用谐波制动的差动爱护,1958年,,并在模拟式爱护中加以实现,同时还提出差动加速的方案,以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个谐波制动式爱护的主体,连续至今。微机变压器爱护的讨论开头于60年月末70年月初。1969年,rockerfeller首次提出数字式变压器爱护的概念,揭开了数字式变压器爱护讨论的序幕,;1972年,skyes发表了计算机变压器谐波制动方案,使得微机变压器爱护的进展向前迈进。近年来,消失了数字信号处理器dsp,不仅提高了微机爱护数据采样与计算的速度和精度,甚至转变了微机爱护装置的设计方案,在爱护装置中实现简单的算法。
电力变压器是电力系统中最重要的电气主设备之一,作为电能的传输枢纽。大型变压器构造简单、造价昂贵,一旦发生故障损坏,修理工作难度大,经济上损失重大。近年来,随着电力系统的进展,电压等级的上升,大容量变压器的应用不断增多。大容量变压器采纳纠结式绕组,易于产生匝间短路,因此,故障率相对较高。为了保障变压器安全、牢靠地运行,电力工不断深入分析其运行特性,讨论新原理与方法,提高变压器爱护的性能。针对差动爱护中的励磁涌流问题,国内外积极讨论各种方法予以解决,例如,二次谐波制动、连续角、电压制动、磁通特性原理和等值电路法等。还有一些新兴学科和方法运用到变压器的爱护中进展讨论。随着计算机及网络技术的快速进展,高性能的微处理器芯片的不断产生,微机变压器爱护装置的性能不断得到改善,整个微机爱护系统正向集成化,人工智能化,网络化,爱护、掌握、测量、数据通信一体化,标准化方向进展。
3论文的主要讨论内容
1对变压器差动爱护的根本原理进展阐述,分析了可能引起差动爱护继电器误动作的缘由,并简洁介绍了一些防范措施。
2对变压器励磁涌流的产生气理及其性质进展分析和讨论,综述了变压器差动爱护的现状和进展趋势。讨论了变压器励磁涌流的各种鉴别方法,并对其进展分析和评价。提出了消退产生励磁涌流,实现对励磁涌流的抑制方法。
3利用励磁涌流偏向时间轴一侧的特点,解释了和应涌流的产生气理及其变化特点,指出和应涌流产生的本质缘由是由于合闸变压器励磁涌流流过系统电阻使得其他变压器工作母线电压偏移,导致铁芯饱和造成的。争论了和应涌流对变压器差动爱护的危害并提出相应的一些防范措施。