220千伏电炉干式变压器差动保护动作原因分析及

【摘要】通过对电流互感器及其特性的分析，以及暂态过程中非周期元件对电流互感器的影响，找出了220千伏主变压器差动保护跳闸的原因，并提出了解决办法。[关键词]电流互感器及其特性暂态非周期分量差动保护1。前言八钢220千伏电炉变电站配有一台220千伏/33千伏、70000千伏安主变压器，向一台钢包精炼炉干式变压器(33千伏、13000千伏安)和另一台冶炼电炉干式变压器(33千伏、60000千伏安)供电。自1999年11月70t电炉厂投产以来，冶炼电炉变压器合闸时220千伏主变压器差动保护多次跳闸，给220千伏主变压器的安全运行和电炉厂的生产带来很大影响。为了彻底解决这一问题，对220千伏主变压器差动保护频繁动作进行了分析。2.220千伏主变压器差动保护动作原因探讨干式变压器差动保护是一种基于干式变压器两侧电流矢量比较原理的继电保护装置。原理接线如图1所示。流经差动保护装置的不平衡电流为IBP=I21-I22。不平衡电流(流经差动保护装置的电流)IBP=(IL1-IL2)/nL，本质上是220KV主变压器两侧电流互感器励磁电流的差值。因此，导致励磁电流增大或两台电流互感器励磁特性不同的各种因素是不平衡电流增大的主要原因。如果220千伏主变压器两侧电流互感器的励磁特性基本相同，电流互感器和差动保护装置的二次接线正确，IBP=0。通过现场检查，确认二次接线正确，但两侧电流互感器型号和厂家不同。冶炼电炉正常冶炼时，测得差动保护装置回路不平衡电流为零；熔炼炉关闭时，从微机差动保护报告中可以发现，差动保护回路不平衡电流有时很大，达到保护动作电流，有时达不到保护动作电流，与实际情况相符。事实上，有时冶炼电炉变压器的合闸会引起主变压器差动保护动作，但有时不会。通过检查、测量和分析，认为主变压器差动保护误动可能是冶炼电炉变压器励磁涌流对主变压器差动变压器的影响造成的。分析了干式变压器的开关涌流、电流互感器的励磁特性和电流互感器的二次负载。2.1干式变压器合闸涌流的特点干式变压器投入空载运行时，可能会产生较大的涌流，较多可达干式变压器额定电流的6-8倍。对于三相干式变压器，不管在任何时刻接通，至少两个相具有不同程度的涌入电流。涌流的特点是：(1)涌流含有较大的非周期分量，使涌流波形偏向时间轴的一侧(如图3)；(2)励磁涌流含有大量高次谐波，主要是二次谐波；(3)浪涌电流波形之间出现不连续性。从录波分析可以发现，冶炼电炉励磁涌流大，衰减时间长。当冶炼电炉接通时，其涌流相当于220千伏主变压器及其两侧差动变压器的暂态过渡过程，尤其是涌流的非周期分量对主变压器差动变压器的影响更大。2.2过渡过程中非周期分量对电流互感器的影响电流互感器的铁芯具有非线性特性。当铁心被电流互感器一次侧的大电流饱和时，其励磁电流大大增加。尤其是当初级侧电流包含 #p#分页标题#e#

当两个差动电流互感器的励磁特性不同时，电流互感器的饱和时间曲线也不同，如图4所示，所以两个差动电流互感器的饱和时间不同， 以及由此产生的流入差动保护装置的不平衡电流(即两个差动电流互感器的励磁电流之差)2.3电流互感器的二次负载对电流互感器特性的影响在稳态运行中，只要电流互感器的实际二次负载小于10误差曲线允许的负载和电流，电流互感器的二次负载就应满足10误差曲线的要求。 二次负载越大，电流互感器的铁芯越容易饱和。为了减少不平衡电流，差动保护装置应尽可能减少电流互感器的二次负荷。在有一定保护装置的情况下，增加电流互感器二次侧连接线的截面积，是降低二次侧负载阻抗的有效方法。220KV主变差动电流互感器二次侧负载阻抗计算如下：(1)1.220KV侧电流互感器二次负载阻抗R1R1=RB RD RS公式，计算RB——微机保护装置的电路电流，RB=0.04RD—二次线电阻，计算RD=1.62 RS——接触电阻。RS=0.1，因此R1=Rb rd RS=1.76。根据铭牌上给出的参数，计算出二次允许负载阻抗R=1.6 (2)电流互感器2.35 kV侧二次负载阻抗R2:计算出的二次实际负载阻抗R1=1.02。根据铭牌上给出的参数，计算二次允许负载阻抗R=0.8。由以上计算可知，220KV主变压器两侧二次侧的实际负荷。(3)为了降低电流互感器二次侧的实际负载阻抗，将220千伏侧的电流互感器二次导体更换为6mm2，将35KV侧的电流互感器二次导体更换为4mm2。电流互感器的实际负载阻抗(略)小于允许值。电流互感器二次侧的实际负载阻抗降低，满足10条误差曲线的要求，降低了铁芯的饱和，使两个差动电流互感器的饱和曲线接近。事实上，在增加电流互感器二次侧导体的横截面积后，主变压器差动保护没有再次跳闸。但微机差动电流报告还是出现了，说明减小电流互感器二次负载阻抗可以减小不平衡差动电流，但并没有从根本上改变暂态下电流互感器铁芯的饱和状态。由于主变压器两侧差动电流互感器的型号、规格和厂家不同，电流互感器铁芯的饱和特性也有很大差异。通过分析微机差动跳闸报告和差动电流报告，还可以发现两侧差动电流互感器的饱和是不规则的。此外，铁芯剩磁的影响有时会加剧铁芯饱和。3解决办法是较终消除不平衡差动电流，保证主变压器

安全运行，提出两种解决方案：（1）.更换35KV侧差动电流互感器，使其铁心饱和特性尽可能和220KV侧差动电流互感器相同。（2）.采用具有快速饱和特性的中间变流器（BLH）接入差动回路。BLH的铁心极易饱和，非周期分量不易通过BLH变换到二次侧，可以成功的消除不平衡电流中非周期分量的影响。参考文献：1.《电力系统继电保护原理》.贺家李.水利电力出版社，19912.《钢铁企业电力设计手册》冶金工业出版社，1996 来源：中自动化网#p#分页标题#e#