變壓器數(shù)量保護的向量圖分析

變壓器數(shù)量保護的向量圖分析

0主變保護參數(shù)定值與調(diào)試07年11月，朔州供電公司保護班接受了迎縣魏莊110kv電流變電站改造工程的主變變電壓庫、調(diào)試和傳輸任務(wù)。魏莊110kV變電站主變保護采用的是北京四方公司CSC326FA主后一體化微機變壓器保護。變壓器各側(cè)比差和角差的平衡都由軟件來實現(xiàn)。二次接線可以不考慮電流相位引起的不平衡電流問題,只需將相關(guān)變壓器參數(shù)輸入定值即可。在調(diào)試主變保護過程中,調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)主變后備保護負(fù)序電壓元件頻繁動作,并發(fā)出告警信號,經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)魏莊110kV變電站一次系統(tǒng)電源是負(fù)相序。為保證進入保護裝置的二次電流(壓)相序和系統(tǒng)一次相序相對應(yīng),施工人員在變壓器保護屏端子處將進入保護裝置的二次電流(壓)的B、C相對調(diào),即人為把進入保護裝置的二次電流(壓)相序改為正相序。這樣就解決了主變后備保護負(fù)序電壓元件頻繁動作的問題,保護裝置告警信號現(xiàn)象也消除了。主變相關(guān)參數(shù)定值仍按照主變實際情況整定。主變保護調(diào)試后,帶負(fù)荷進行向量測試(主變運行方式是:110kV、35kV側(cè)運行,10kV側(cè)停運)。主變110kV側(cè)電流向量超前35kV側(cè)電流向量210°(沿順時針方向)。同時,主變差動保護顯示出現(xiàn)差流,且差流數(shù)值恰好等于主變高壓側(cè)二次電流。主變110kV側(cè)電流向量為何超前35kV側(cè)電流向量210°(沿順時針方向)而不是我們所熟悉的150°?主變差動保護為何出現(xiàn)差流,且差流數(shù)值恰好等于主變高壓側(cè)二次電流?具體分析過程如下:1變壓器系統(tǒng)電源正相序分析在圖1中:變壓器Y側(cè)A、B、C一次電流;為變壓器Δ側(cè)A、B、C一次電流;為變壓器Y、Δ側(cè)AB相一次電流;A、B、C為變壓器Y側(cè)線圈首端三相編號;X、Y、Z為變壓器Y側(cè)線圈末端三相編號;a、b、c為變壓器Δ側(cè)線圈首端三相編號;x、y、z為變壓器Δ側(cè)線圈末端三相編號。從圖1向量圖分析得出:對Y/Δ-11接線的變壓器,系統(tǒng)電源正相序時,其高壓側(cè)和低壓側(cè)電(壓)流向量相差330°(沿順時針方向),即以高壓側(cè)電(壓)流向量方向指向作為長針,指向12點,則低壓側(cè)電(壓)流向量方向指向11點。如圖所示IABY和I1abΔ相差330°(沿順時針方向)。2變壓器不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的橫向流動特性分析從圖2向量圖分析得出:對Y/Δ-11接線的變壓器,系統(tǒng)電源負(fù)相序時,其高壓側(cè)和低壓側(cè)電(壓)流向量相差30°沿順時針方向),即以高壓側(cè)電(壓)流向量方向指向作為長針,指向12點,則低壓側(cè)電(壓)流向量方向指向1點。如圖所示相差30°(沿順時針方向)。從圖1、2兩個向量圖對比分析說明,對Y/Δ-11接線的變壓器,電源正、負(fù)相序,對變壓器接線組別有影響。即變壓器真實接線組別受系統(tǒng)相序影響。由此得出以下結(jié)論:⑴系統(tǒng)電源正相序時,變壓器接線組別不變,是11點,即其高壓側(cè)和低壓側(cè)電(壓)流向量相差330°(沿順時針方向);⑵系統(tǒng)電源負(fù)相序時,變壓器接線組別發(fā)生變化,接線組別從11點變化為1點,高壓側(cè)和低壓側(cè)電(壓)流向量相差30°(沿順時針方向)。3變壓器c葉片二次電流+x-q我們知道,為減少三次諧波的影響,變壓器接線組別多采用Y/Δ-11接線,如此即形成變壓器兩側(cè)電流之間有30°的相位差,使得在正常情況下,兩側(cè)相角差產(chǎn)生的不平衡電流流入差動繼電器。⑴常規(guī)繼電器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正常規(guī)繼電器差動保護為了消除角差產(chǎn)生的不平衡電流影響,可將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次繞組按一定方式接線,用來校正這種相位差。即變壓器Y側(cè)的電流互感器二次繞組按Δ形接線,而變壓器Δ側(cè)的電流互感器二次繞組按Y形接線,適當(dāng)考慮連接方式后,即可把二次電流的相位校正過來。當(dāng)系統(tǒng)為正相序時,對Y/Δ-11接線變壓器可用向量圖3分析說明:圖3中:為變壓器Y側(cè)一次電流;為變壓器Δ側(cè)一次電流;為變壓器Y側(cè)二次電流;為變壓器Δ側(cè)二次電流;為變壓器Y、Δ側(cè)AB相二次電流;相量表測量的Δ側(cè)二次電流(考慮CT極性后變壓器Δ側(cè)二次電流)由于變壓器兩側(cè)各相為同心繞組,兩側(cè)相電流同相位,而Δ側(cè)的相電流分別為,如向量圖3(1)所示,則Δ側(cè)電流超前Y側(cè)電流。當(dāng)變壓器Y側(cè)的電流互感器二次繞組按Δ形接線,如向量圖3(2)所示,其二次電流超前一次電流。而變壓器Δ側(cè)的電流互感器二次繞組按Y形接線,其二次電流與一次電流同相位。經(jīng)過這樣轉(zhuǎn)換,Y和Δ兩側(cè)二次電流同相位,如向量圖3(2)所示,同相位,消除了由于相位差引起的不平衡電流。以上分析沒有考慮CT的極性問題,假定CT極性點在母線側(cè),我們通過相位測到地角度實際是兩個向量之間的角度,如向量圖3(2)所示是150°。⑵微機變壓器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正微機變壓器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正,可以通過軟件進行修正。變壓器各側(cè)電流互感器二次繞組均按Y形方式接線,然后將各側(cè)電流互感器二次電流引入保護,其角差和比差引起的不平衡電流則在保護內(nèi)部通過軟件進行補償。其中相位補償,采用的是根據(jù)變壓器的接線組別進行相應(yīng)的角度轉(zhuǎn)換;而幅值補償,采用的是將Δ側(cè)電流歸算到Y(jié)側(cè)的方法。通過上述措施,保證變壓器差動保護正常運行時無差流。CSC326FA主后一體化微機變壓器保護根據(jù)變壓器繞組及CT接線方式自動補償,采用在Y側(cè)校正相位。例如對于Y/Δ-11接線變壓器,當(dāng)系統(tǒng)電源為正相序時,以A相為例校正方法如圖4所示。圖4中:為變壓器Y側(cè)A相二次電流;為經(jīng)微機保護軟件修正后變壓器Y側(cè)A相電流;為變壓器Δ側(cè)AB相二次電流;為變壓器Y側(cè)AB相二次電流。對于Y/Δ-11,微機保護A相軟件校正算法是:從圖4看出,經(jīng)過微機保護軟件校正后,校正后的Y(高壓)側(cè)電流與Δ(高壓)側(cè)電流同相位。裝置中可以通過“變壓器接線方式”控制字以及“接線方式鐘點數(shù)”定值來選擇接線方式。其中“變壓器接線方式”控制字確定變壓器繞組的接線形式是Y還是Δ。“接線方式鐘點數(shù)”定值確定變壓器的接線組別。在本例中,對于Y/Δ-11接線變壓器,其“變壓器接線方式”控制字是Y/Δ?！敖泳€方式鐘點數(shù)”定值是11點。差動電流和制動電流的相關(guān)計算,都是在電流相位校正和平衡補償后的基礎(chǔ)上進行。通過以上軟件自動計算和定值整定,就消除了相位差引起不平衡電流。4變壓器差動保護的相位修正⑴常規(guī)繼電器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正對于常規(guī)繼電器差動保護,當(dāng)系統(tǒng)電源負(fù)相序時,Y/Δ-11接線變壓器感受的接線組別為1點,從圖5向量所示高壓Y側(cè)電流超前低壓Δ側(cè)電流(沿順時針方向)。但是由于變壓器Y側(cè)的電流互感器二次繞組按Δ形接線,其二次電流就滯后一次電流。經(jīng)過轉(zhuǎn)換,Y和Δ兩側(cè)二次電流同相位,如向量圖5所示,同相位,消除了由于相位差引起的不平衡電流。同樣假定CT極性點在母線側(cè),通過相位測到地角度實際是兩個向量之間的角度,如向量圖5(2)所示。這也就是本文前面提到的主變110kV側(cè)電流向量超前35kV側(cè)電流向量210°(沿順時針方向)的原因。即對于常規(guī)繼電器差動保護,系統(tǒng)電源負(fù)相序并不影響Y/Δ-11接線變壓器差動保護的相位修正。⑵微機變壓器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正同理,對于CSC326FA主后一體化微機變壓器保護,當(dāng)系統(tǒng)電源負(fù)相序時,Y/Δ-11接線變壓器感受的接線組別變?yōu)?點。即如圖6所示高壓Y側(cè)電流超前低壓Δ側(cè)電流。微機變壓器保護根據(jù)變壓器繞組及TA接線方式自動補償,采用在Y側(cè)校正相位。對于Y/Δ-11接線,微機保護軟件A相校正算法是:從圖6看出,經(jīng)過軟件校正后,校正后的Y(高壓)側(cè)電流與Δ(高壓)側(cè)電流同相位。故系統(tǒng)電源負(fù)相序并不影響Y/Δ-11接線變壓器差動保護的相位修正。其“變壓器接線方式”控制字和“接線方式鐘點數(shù)”定值不變,與系統(tǒng)電源正相序時相同,還是Y/Δ和11點。⑶一次相序與二次相序不一致時,微機變壓器差動保護對相位差引起不平衡電流的校正對Y/Δ-11接線的變壓器,電源負(fù)相序時,如果在二次施工時,施工人員在變壓器保護屏端子處將進入保護裝置的二次電流(壓)的B、C相對調(diào),在圖7中B變?yōu)槔ㄌ杻?nèi)C′,C變?yōu)槔ㄌ杻?nèi)B′,即人為把進入保護裝置的二次電流(壓)相序改為正相序。但是“接線方式鐘點數(shù)”定值不變,與系統(tǒng)電源正相序時相同,還是11點。就會出現(xiàn)例似魏莊變的情況,微機變壓器保護就會出現(xiàn)差流,相位差引起的不平衡電流不會消除。分析如下:當(dāng)將進入保護裝置的二次電流(壓)的B、C相對調(diào),人為把進入保護裝置的二次電流(壓)相序改為正相序時。因為一次電流相序還是負(fù)相序,通過前面分析知道,Y/Δ-11接線變壓器感受的接線組別仍然是1點接線。即如圖7所示高壓Y側(cè)電流超前低壓Δ側(cè)電流。但是微機保護仍然按照進入裝置地二次正相序進行相位校正。對于Y/Δ-11接線,微機保護軟件A相校正算法是:從圖7可以看出,Y側(cè)經(jīng)過微機保護軟件校正后的電流與Δ側(cè)電流不同相,兩個向量相差,即模值正好等于高壓側(cè)的電流。出現(xiàn)這種情況的根本原因是:一次、二次電流相序不一致,在定值整定時應(yīng)考慮到一次、二次電流相序的變化對微機保護的影響。對于CSC326FA主后一體化微機變壓器保護其“接線方式鐘點數(shù)”定值應(yīng)該整定為1點而不是11點,,按照Y/Δ-1接線進行修正,微機保護軟件A相校正算法是:;則修正后電流與Δ側(cè)電流同相,消除了相位差引起的不平衡電流。5主變微生物保護與系統(tǒng)電源負(fù)相序通過以上分析,我們深刻地認(rèn)識到系統(tǒng)電源相序變化對主變保護的影響。引申來看,雖然主變微機差