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鉍余賽變壓器差動保護次諧波制動判據的仿真研究呂珍,岳蔚,劉沛華中科技大學電力工程系,湖北武漢430074論。
1引言變壓器在電力系統安全運行中起著,要作用。
差動保護作為主保護關鍵的問就在于勵磁涌流引起的保護誤動作,氏期以來次諧波原理被用于制動勵磁涌流。常規采用的勵磁涌流方式會出現故障變壓器空投時非故障相閉鎖故障相的現象,導致變壓器保護延時動作。不能迅速切除故障,降低超高壓系統中變壓器保護的性能。而這個缺陷可以在變壓器保護微機化后通過合理選擇諧波制動比制動邏輯或增補輔助判據得到較大改善。
2次諧波制動比的幾種計算方法目前常用的次諧波制動比有以下幾種計算方法⑴⑴諧波比大相制動將式1記為判據。即利用相次諧波與基波比的大值來制動。
按故障相制動將式2記為判據。即利用差流基波大相分相制動將式3記為判據。即每相差流中次諧波與基波的比值都超過定值時制動。
綜合相制動將式4記為判據。即利用相差流次諧波的大值與基波的大值之比來制動……,分,為相差流基波心似分別為相差流次諧波。
為更清楚地說明問,本文在引人權系數的基礎上從數學角度進行比較。首先設相差流自身次諧波與雄波的比值分別為4.,即同時令,1為相基波電流的大值,取相觀察相的權系數可以發現,者分母相同,因而權系數的大小實質上反映了相差流基波的大小。
對諧波比大相制動方式和分相制動方式其諧波比計算實質上是取kJ對于諧波比大相制動方式而言,由于相權系數均取為實際上就是不考慮各相差流基波幅值大小對諧波比選取的影響,利用此方式閉鎖保護雖然可以保證勵磁涌流時保護不誤動,但對于超高壓系統中的大型變壓器而言,由于其勵磁涌流衰減時間長,故在空合于故障時保護動作延時相當長,可達到10,8以上,動模實驗惡劣的情況甚至達到200;另方面,超高壓系統中故障時諧波含量較大,由于大相制動不考慮各相基波幅值的大小對諧波比選取的影響,在變壓器發生輕微故障如小匝數匝間短路,差流基波幅值不大時,次諧波含量就很界易達到閉鎖記值,致使保護動作延時。
對于分相制動方式,4大相制動方式相同,也不考慮各相差流基波幅值大小對諧波比選取的影響,雖然可以使保護迅速動作,但當有相或以的差流諧波比過小+能閉鎖保護時,容易造成誤動。
對于按相制動方式,其諧波比的選取實質是選權系數大的相的諧波比進行制動,即先比較7,77取者大值所在的相的諧波比來判別。利用此方式閉鎖保護,由于考慮了相差流基波幅值大小對諧波比的影響,故可在較大程度改善大相制動方式動作延時長的不足;似方面,由1只以相的諧波比來制動,當變壓器發生對稱忭浦流時,其對稱性涌流相次諧波含景較小,時仿真計箅與動模實驗均明,住某些初始條件下,變壓器發生勵磁涌流,可能時有兩相淠波比達不到制動定值,這種情況的存在使得采用故障相制動可能導致變1;器勵磁浦流時保護誤動作,對綜合相制動方式,其諧波比的選取實質是選各相,波比與權系數乘積的大值。
利此方式閉鎖保護,于既考慮了差流基波幅值大小對諧波比選取的影響通過權系數77.,又考慮了實際相諧波比含量的數值大小,因而在保證變壓器產生勵磁涌流不誤動的前提下,提高廣變壓器保護的速動性。內為即使在空合于故障變壓器的情況下,雖然涌流相含存較大的次諧波,并且可能衰減很慢,但由故障相的存在使得諧波比汁算時分吁保持較大位,幾基本上不隨勵磁涌流的衰減,減小,故使得諧波比迅速減小至閉鎖定值以下而保證故障快速切除究的對象,來分析和仿真變壓器內部故障。該模,可以用來較真實地仿真變壓器勵磁涌流,在用丁96元件來模擬磁滯回線的情況下,仿真結果跟動模實驗的結汜是非常接近的,具體模型為接線高壓側,接線,低壓側4接線;鐵芯采用了96元件,即帶磁滯回環的非線性電感模型;飽和磁密艮=1.15心。各相剩磁為=0.9心,=5=0.96,每周波采柞48點。目前阿內大型變壓器差動保護中15 20的制動比整定饑是按照飽和磁通為1.4倍額定磁通幅坑,合閘涌流的大小來考慮的。似由于變壓器制造技術的提高和制造材料的改進,現代變壓器的飽和磁通倍數經常在1.2到1.3,甚至低免1.
15,因此仿真取紀=1.15月,合閘側電源為無窮大,電源內阻抗取為0.01十0.063建模與仿真研究,接線1.變壓器鐵心的磁滯效應是個非常復雜的過程,其變化規律主要依據變壓器局部磁環特性,結合47仿真程序提供的功能,在磁滯效應的處理考慮了變壓器鐵心的主磁環特性。
變壓器的飽和與磁滯效應是通過在線性變壓器模型高壓500或特高壓750變壓器保護性能的模型,這種模型能夠模擬不同位置不同類型的匝間短路故障。因此,本文采用這種變壓器模型作為研這取上要分析計算變玉器側側不帶故障空投;側帶故障空投以及帶長線時內部各種故障情況帶長線的系統仿真模型接線2,用以比較以幾種判據速動性和可靠性。諧波的計算采用傅式算法。以合閘后第個周波終點為時間起點,并逐點遞推,以便觀察諧波比隨時間的變化關系以下各中,4代各相差流;尺3代種不同判據的制動比曲線。以給出了幾種較典型的分析算例。
設相合閘角為30,在這種情況下3,為變壓器側不帶故障空投時的相電流波形。
3相電流的波形幻用種判據計算出的制動曲線相電流的波形,0側不帶故障空投時分別用2側不帶故障空投變壓器在接線情況下,側空投時產生對稱涌流的機會較大。由理論分析及錄波證明,對稱涌流僅會產生于相差流中。為了研究勵磁涌流嚴重的情況,取人相合閘角=30.4為,=30時,側不帶故障空投的情況。
△側帶故障空投投時的情況。
3相電流的波形,用種判據計算出的制動曲線4帶長線內部故障5時的故障仿真結果。
4仿真結果分析設次諧波制動比整定為20.從上面的仿真結果可以看出變壓器么側不帶故障空投時,對次諧波含量而言,種判據的變化趨勢相同3幻,都隨時間的推移而增大,這意味著勵磁涌流衰減的過程中,基波比次諧波衰減快僅對此模型而言。這時只有判據可靠制動。判據都可能誤動。并且若變壓器諧波制動定值取得偏小,則出口需要的時間會更長。特別是判據算出的諧波含量雖然也是隨時間增加而增大,但是種判據計算出的制動曲線1!5以后依然達不到閉鎖保護所需要的值。所以其可靠性低。因此,側不帶故障合閘時,判據可靠性高,判據其次,判據差。
變壓器側不帶故障空投時,對次諧波含量而,種判據的變化趨勢4.,與3相M但是只有判據能夠可靠制動勵磁涌流。判據都會造成差動保護誤動。但是如果為了消除對稱涌流的影響,采用單相制動相即或邏輯,很丁能造成變壓器帶故障合閘,的扣動或帶長延時動作考慮廣變壓器側帶故障空投時嚴的情況5即在滿足差動判據的前提下故障相短路電流盡小,以便模擬出變1器帶故障空投時保護的長延時動作過程為此,將故障點設在非電源側,利用變1器1身的電阻電感值來限制短路電流,閣53為高壓側內部8,較嘍搪繁溲蠱骺脹妒,能出口;判據此,幾乎是等效的合闌后經過個周波就能夠判斷出故障。綜上所述,從保護據差。
變壓器帶長線內部故障時,由于電感和電容發生諧振,短路電流的諧波含足會明增加,從而給次諧波制動比的整定帶來了困難在6中討以看出,故障后段時間內,利用判據計算出概要維持2,18以后,諧波含量才有,能會小亍諧波定值,保護才有可能出口。當諧波制動比小于20時,出口需要的時間會更長。因此帶長線的變壓器發生匝間故障時,次諧波制動的判據除廣判據外均有可能將故障電流誤判為勵磁涌流人而閉鎖保護。
5結論雖然相浦流中能有相涌流的次諧波成分小于但是至少會有相涌流的次諧波成分較大。因此,次諧波仍然足勵磁涌流的個典型特征。對于500超高壓輸電系統,特別是西北電網正在籌建的750特高壓系統,很可能將使用國外進口的大型電力變壓器,這種變壓器由于使用廠性能的鐵芯其磁滯的影響將大大減小,在使用時應適當降低次諧波制動比整定值。
微機變壓器羌動保護中,淠波比,大相制動方值應該小于,大相諧波比綜介相制動方式制動比宜取為15,17,以保證較好的綜合性能而對按相制動方式,其定值選取要仔細考慮。
次諧波制動的變汛器差動保護應用代效朵玷1定的,1對于次蒔波制動原理來說,無論采用那種判據,均存在這方面或那方面的不足。因此實應用中,說該尋找新的原理和依貓輔助判據來彌補次諧波制動原理的不足,提,超高化變作器保護的綜合性能1邱文征,陳德樹。兩種勵磁涌流次諧波制動判據的比較。電力系統自動化設備,1998,3812.f2l0以電幻系統電磁暫態計算,論第版肘。北京水利電力出版社,991.
呂珍1979,男,碩士研究生,主要研究方向為變,玉器保護;岳蔚1977,女,碩士研究生,研究方向為教字信號處理在電力系統中的應用;劉沛944,女,教授,博士生導師,研究領域為繼電保護及變電站自動化。下轉第84頁移相范闈5.175.,完全可與數字式觸發板相媲美,通過移相調整電路既4實現動控制,又可通過朽1可編程控制器實現微機控制;且成本低僅為數7式觸發電路的分之,抗干擾性強,交流紋波小于0.5在勝利油田幾十座變電站和勝利油海,平臺上運行年多,至今未出現任何問,譚建成。電機控制專用集成電路肘。北京機械丁業出版社,1997.
黃俊。半導體變流技術1.北京機械工業出版社,1989.
張玉奎1967,男,工程師,從事電力系統繼電保護及自動化工作;陳元平1967,女,工程師,從事電力系統繼電保護及直流操作電源的研究,開發工作;李樹君966,男,工程師,從事電氣傳動產品的岍制開夂工作,上接第72頁高壓交聯電纜要實行價格自律,近日巾國電器王業協會電線電纜分會電線電纜價格委,會電線找反**,監督辦公室及云委集團股份有限公司測算編制的高壓交聯電纜產品建議價格,企業代共同簽署了行業價格自律意向書。