干式變壓器嚴重故障時提高差動保護速度的方法
分析了干式變壓器比率差動保護運行速度慢的原因及差動電流速斷保護應用中遇到的問題。根據故障時差動保護動作電流與制動電流的比值關系，提出了通過增加快速動作區來解決差動保護快速動作問題的方案。數值仿真驗證了該方案能有效提高該地區嚴重故障下差動保護的運行速度。1.引言縱比制動差動保護(以下簡稱縱差保護或差動保護)是干式變壓器的主要保護。其正確動作關系到干式變壓器的安全和經濟效益，其動作速度關系到干式變壓器的安全和電網的穩定。為了防止差動保護因勵磁涌流而誤動作，差動保護常增加二次諧波閉鎖。采用二次諧波閉鎖后，由于諧波對該區域嚴重故障的影響，差動保護往往會延遲動作。對于大容量干式變壓器，為了保證空投式干式變壓器的差動保護不發生故障，往往需要降低二次諧波的制動系數(一般為15%)，二次諧波制動系數的降低進一步延緩了該區域嚴重故障差動保護的運行速度；此外，目前采用雙主雙后的雙保護配置，差動保護也應采用以前用作后備保護的非TYP變壓器。為了提高差動保護的可靠性，差動保護增加了抗區外故障CT飽和的閉鎖邏輯，進一步延遲了干式變壓器差動保護區嚴重故障的動作時間。為了保證干式變壓器的安全和該區域發生嚴重故障時系統的穩定性，有必要提高干式變壓器區域發生嚴重故障時差動保護的運行速度。2.差動電流斷線保護應用中遇到的問題為了提高干式變壓器內部故障嚴重時差動保護的運行速度，干式變壓器保護一般配置差動電流斷線保護。但差動電流開斷保護的動作電流是根據干式變壓器避免空載合閘時的較大勵磁涌流設定的，這使得其在應用中遇到以下問題：(1)干式變壓器空載合閘時的較大勵磁涌流難以獲得，一般是根據經驗值設定的，不能保證空投式干式變壓器不誤動作的可靠性。(2)如果整定值過大，雖然保證空投干式變壓器可靠不誤動作，但在干式變壓器嚴重故障時，可能會因差動電流達不到整定值而無法運行，無法起到保護作用。(3)如果設定值太小，空投正常干式變壓器可能發生故障。即使空投干式變壓器可靠，不發生故障，但當區外故障CT飽和時，也可能發生故障，影響系統運行。3.提高差動保護動作速度的方案(1)差動保護動作電流與制動電流的比值為了簡單分析問題，將所有兩個以上端子的干式變壓器等效為一個兩端子系統，并以兩端子系統為例，分析故障時差動保護動作電流與制動電流的比值關系。假設EM為送電端，EN為受電端，發生內部故障時，兩端的系統阻抗角基本相同。圖1為等效雙端系統，圖2為該區域發生嚴重故障時兩側電流矢量圖，其中為兩側電源夾角，為等效系統阻抗角。
根據中的參考方向 #p#分頁標題#e#
較好個區域是A 1.1的快速動作區，其中差動保護可以不考慮任何閉鎖邏輯；第二區為A 1的作用區，該區應考慮區外斷層的涌流、TA斷線、TA飽和的影響，第三區為A 1的作用區，該區應考慮區外斷層的涌流、TA斷線、TA飽和的影響。在原有差動保護動作特性的基礎上，設置了差動保護快速動作段。由于A 1.1不需要任何閉鎖邏輯，干式變壓器區發生嚴重故障時差動保護的動作時間由故障電流決定，并采用算法。如果采用快速算法，其典型動作時間約為10 ms，可以快速排除干式變壓器區域的嚴重故障，保證干式變壓器的安全和電網的穩定。該動作段的動作邏輯如下：
差動保護的快速動作部分不需要用戶設置。增加差動保護快速動作段后，雙面供電的大容量干式變壓器可考慮差動電流開斷保護，減少整定計算帶來的麻煩。(3)數值模擬試驗結果
數模測試系統接線示意圖如圖5所示。高壓側為3/2接線，中壓側為雙母線，低壓側裝有電抗器和電容器。在圖6中，縱坐標中的電流單位是安培，橫坐標是采樣點數(在一個電流周期中收集24個點)。圖6中黑色為差動保護快速動作段的動作曲線，動作時間為12ms。“逐個”為差動保護的動作線，動作時間為28.5ms，圖7中，縱坐標的電流單位為安培，橫坐標為采樣點數(一個電流周期采集24個點)。圖7中“逐個”為差動保護快速動作段的動作線，黑色為差動流量中斷的動作線，動作時間為12ms。發生區外故障時，由于一側CT飽和，A相差動電流達到額定電流的16倍，A相差動電流分斷保護動作，差動保護快速動作段不可靠動作。4.結論：分析了差動保護動作緩慢的主要原因及差動電流速斷保護應用中遇到的問題。通過分析不同故障下差動保護動作電流與制動電流的關系，提出了一種快速切除干式變壓器內部故障的差動保護動作邏輯，實現了快速切除
除干式變壓器內部嚴重故障的目的，保證了干式變壓器的安全運行和電力系統的穩定。在增加了差動保護的快速動作段后，對于多側電源的大容量干式變壓器可以考慮不配置差流速斷保護。
