干式变压器严重故障时提高差动保护速度的方法

分析了干式变压器比率差动保护运行速度慢的原因及差动电流速断保护应用中遇到的问题。根据故障时差动保护动作电流与制动电流的比值关系，提出了通过增加快速动作区来解决差动保护快速动作问题的方案。数值仿真验证了该方案能有效提高该地区严重故障下差动保护的运行速度。1.引言纵比制动差动保护(以下简称纵差保护或差动保护)是干式变压器的主要保护。其正确动作关系到干式变压器的安全和经济效益，其动作速度关系到干式变压器的安全和电网的稳定。为了防止差动保护因励磁涌流而误动作，差动保护常增加二次谐波闭锁。采用二次谐波闭锁后，由于谐波对该区域严重故障的影响，差动保护往往会延迟动作。对于大容量干式变压器，为了保证空投式干式变压器的差动保护不发生故障，往往需要降低二次谐波的制动系数(一般为15%)，二次谐波制动系数的降低进一步延缓了该区域严重故障差动保护的运行速度；此外，目前采用双主双后的双保护配置，差动保护也应采用以前用作后备保护的非TYP变压器。为了提高差动保护的可靠性，差动保护增加了抗区外故障CT饱和的闭锁逻辑，进一步延迟了干式变压器差动保护区严重故障的动作时间。为了保证干式变压器的安全和该区域发生严重故障时系统的稳定性，有必要提高干式变压器区域发生严重故障时差动保护的运行速度。2.差动电流断线保护应用中遇到的问题为了提高干式变压器内部故障严重时差动保护的运行速度，干式变压器保护一般配置差动电流断线保护。但差动电流开断保护的动作电流是根据干式变压器避免空载合闸时的较大励磁涌流设定的，这使得其在应用中遇到以下问题：(1)干式变压器空载合闸时的较大励磁涌流难以获得，一般是根据经验值设定的，不能保证空投式干式变压器不误动作的可靠性。(2)如果整定值过大，虽然保证空投干式变压器可靠不误动作，但在干式变压器严重故障时，可能会因差动电流达不到整定值而无法运行，无法起到保护作用。(3)如果设定值太小，空投正常干式变压器可能发生故障。即使空投干式变压器可靠，不发生故障，但当区外故障CT饱和时，也可能发生故障，影响系统运行。3.提高差动保护动作速度的方案(1)差动保护动作电流与制动电流的比值为了简单分析问题，将所有两个以上端子的干式变压器等效为一个两端子系统，并以两端子系统为例，分析故障时差动保护动作电流与制动电流的比值关系。假设EM为送电端，EN为受电端，发生内部故障时，两端的系统阻抗角基本相同。图1为等效双端系统，图2为该区域发生严重故障时两侧电流矢量图，其中为两侧电源夹角，为等效系统阻抗角。

根据中的参考方向 #p#分页标题#e#

较好个区域是A 1.1的快速动作区，其中差动保护可以不考虑任何闭锁逻辑；第二区为A 1的作用区，该区应考虑区外断层的涌流、TA断线、TA饱和的影响，第三区为A 1的作用区，该区应考虑区外断层的涌流、TA断线、TA饱和的影响。在原有差动保护动作特性的基础上，设置了差动保护快速动作段。由于A 1.1不需要任何闭锁逻辑，干式变压器区发生严重故障时差动保护的动作时间由故障电流决定，并采用算法。如果采用快速算法，其典型动作时间约为10 ms，可以快速排除干式变压器区域的严重故障，保证干式变压器的安全和电网的稳定。该动作段的动作逻辑如下：

差动保护的快速动作部分不需要用户设置。增加差动保护快速动作段后，双面供电的大容量干式变压器可考虑差动电流开断保护，减少整定计算带来的麻烦。(3)数值模拟试验结果

数模测试系统接线示意图如图5所示。高压侧为3/2接线，中压侧为双母线，低压侧装有电抗器和电容器。在图6中，纵坐标中的电流单位是安培，横坐标是采样点数(在一个电流周期中收集24个点)。图6中黑色为差动保护快速动作段的动作曲线，动作时间为12ms。“逐个”为差动保护的动作线，动作时间为28.5ms，图7中，纵坐标的电流单位为安培，横坐标为采样点数(一个电流周期采集24个点)。图7中“逐个”为差动保护快速动作段的动作线，黑色为差动流量中断的动作线，动作时间为12ms。发生区外故障时，由于一侧CT饱和，A相差动电流达到额定电流的16倍，A相差动电流分断保护动作，差动保护快速动作段不可靠动作。4.结论：分析了差动保护动作缓慢的主要原因及差动电流速断保护应用中遇到的问题。通过分析不同故障下差动保护动作电流与制动电流的关系，提出了一种快速切除干式变压器内部故障的差动保护动作逻辑，实现了快速切除

除干式变压器内部严重故障的目的，保证了干式变压器的安全运行和电力系统的稳定。在增加了差动保护的快速动作段后，对于多侧电源的大容量干式变压器可以考虑不配置差流速断保护。