PDF《基于 Yn/Δ接线变压器零序纵差保护原理研究》

55 - 部单相接地短路时,传统的纵差保护两侧电流可能 呈现外部短路的相位特征, 单相短路越接近中性点, 这种特征就越明显,保护的灵敏度大为降低[4] .针 对这个问题, 目前在变压器 n Y 侧绕组中装有零序差 动保护,利用 n Y 侧绕组及中性点零序电流构成保 护. 虽然可以提高 n Y 绕组单相接地的灵敏度, 但是 它不能保护匝间短路和相间短路[5] . 3)励磁涌流 励磁涌流是目前差动保护必须解决但是又难以 解决的问题.目前变压器差动保护识别励磁涌流的 方法主要是利用励磁涌流波形特征,包括二次谐波 制动原理[6] 、间断角原理[7] 、波形对称原理[8-9] 等, 其中二次谐波制动原理应用最为广泛.随着电力系 统的发展、 超高压远距离输电线路对地电容的增大、 变压器容量的增大以及静止无功补偿的大容量电容 器的广泛使用,二次谐波制动式差动保护动作速度 慢和可靠性差的问题日益突出[10] . 本文在分析 n Y / ? 接线三相变压器零序等效电 路的基础上,提出了利用两侧绕组中零序电流构成 的纵差保护方案, 其中, n Y 绕组零序电流可以根据 CT 测量得到, ? 侧绕组中的零序环流可以采用零 序等值电路计算得到. 当前变压器中所提到的零序差动保护是利用 n Y 侧绕组及中性点零序电流构成保护[4] ,对于匝间 短路和相间短路并不能提高灵敏度. 需要注意的是, 这和本文的零序电流纵差保护方案是完全不同的. 零序电流纵差保护以零序电流作为制动量,制 动电流中去掉了负荷电流的影响,对于轻微匝间短 路故障,保护具有足够的灵敏度.另外零差保护是 基于故障分量的纵差保护原理,由文献[6]知道故障 分量纵差保护能够可靠区分区内外故障,且在绕组 内部发生单相接地短路时灵敏度不会降低.仿真验 证表明零序电流纵差保护在反映单相接地和小匝间 短路时灵敏度很高,且受励磁涌流影响小.

1 保护原理 如图

1 所示系统: M N Es1 Es2 Zs2 Zs1 Yn/Δ In0 Im0 图1等效系统接线图 Fig.1 System equivalent circuit 变压器两侧网络等效成图示系统,两侧电势分 别为 s1 E ? 、 s2 E ? ,系统阻抗分别为 s1 Z 、 s2 Z .变压 器为 n Y / ?连接, 规定变压器两侧的零序电流 m0 I ? 、 n0 I ? 以流入变压器为正方向, 注意其中 n0 I ? 为?绕组 中的零序环流,并不会流到绕组外部. 1.1 原理分析 当系统在 n Y 侧发生区外接地故障时, 变压器星 形侧流过的零序电流,在三角形侧各相绕组中将感 应零序电动势,接成三角形的三相绕组为零序电流 提供了通路.但因零序电流三相大小相等,相位相 同, 它只在三角形绕组中形成环流, 从M侧看进去 的零序电路如图

2 所示. In0 Im0 Xm0 E(0) X1σ X2σ U(0) 图20Y?/变压器零序等值电路 Fig.2 Zero-sequence equivalent circuit of the transformer with

0 Y ? / connection 图2中:

1 X σ 、

2 X σ 分别为两侧绕组的漏抗;

m(0) X 为零序励磁电抗;

(0) U ? 为nY绕组电压互感器 装设处的零序电压;

m0 I ? 为Yn 绕组的零序电流;

n0 I ? 为?绕组中的零序环流. 由于 m0 X 远大于

2 X σ ,认为励磁支路开路[11] . 1)区外故障时,在保护区内没有故障支路, 零序等值网络如图

2 所示, m0 n0

0 I I ? ? + ≈ . 2)系统正常运行时有 m0 n0

0 I I ? ? + = ,此时 m0 n0

0 I I ? ? + = .以上两种情况下继电器中流过的电 流为 0,保护不动作. 3)当变压器内部发生匝间短路或接地故障时, 此时系统的零序等值网络如图