牽引變電所變壓器故障分析和差動保護

所屬分類：電子論文閱讀次時間：2018-11-30 10:27

本文摘要：這篇變壓器論文發表了牽引變電所變壓器故障分析和差動保護，隨著我國電氣化鐵路的飛速發展，牽引變壓器也從原業的Y/△-11接線方式優化為以V/V接線和SCOTT接線為代表的接線方式。論文針對神朔鐵路管內某牽引變電所差動保護存在的問題進行分析。關鍵詞：變壓

　　這篇變壓器論文發表了牽引變電所變壓器故障分析和差動保護，隨著我國電氣化鐵路的飛速發展，牽引變壓器也從原業的Y/△-11接線方式優化為以V/V接線和SCOTT接線為代表的接線方式。論文針對神朔鐵路管內某牽引變電所差動保護存在的問題進行分析。

　　關鍵詞：變壓器論文,牽引變電所;V/V接線變壓器;差動保護;保護接線;整定原則

變壓器論文

　　尤其是V/V接變壓器以利用率高而在直供和BT供電方式中被廣泛應用。它的特點是由兩臺單相變壓器共軛組合在一起，組成三相變壓器。這種變壓器的特殊性也對差動保護的接線及保護特點提出不同要求。

　　牽引變電所變壓器的故障一般分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種。所謂油箱內部故障就是指變壓器油箱內所發生的各種故障，如線圈間的相間短路、同相的匝間短路、鐵芯線圈燒損以及對外殼的接地等。油箱內部故障時產生的電弧，會損壞變壓器繞組的絕緣層、燒損鐵芯，同時使絕緣材料和變壓器油受熱分解而產生大量氣體，如不迅速切除故障就有引起油箱爆炸的嚴重危險。變壓器油箱外部故障主要指套管和引線發生的相間及接地短路故障。

　　電流差動保護原理建立在基爾霍夫電流定律，當被保護元件正常運行或區外故障時，流入該設備的電流等于該元件的電流(乘以一個平衡系數后的電流)，這時差動電流為零，差動保護不動作。當被保護設備內部發生故障時，差動電流大于差動保護裝置的整定值時，保護動作，將被保護設備的各側斷路器跳開，使故障設備斷開電源。差動保護理論上具有絕對的選擇性，而且無需與其他保護元件配合，能靈敏、快速地切除兩流互之間的設備故障，所以在實際的保護中被廣泛的應用。而比率制動特性差動電流定值隨制動電流的增大隨某一比率的提高。使制動電流在不平衡電流較大的外部故障時有制動作用。而在內部故障時，制動作用最小。當差動回路的不平衡電流，它隨著短路電流的增大而增大。根據差動回路接線方法的不同，在整定時，通過調整不平衡比例系數使得計算機在實時計算時的最小。

　　1 基本原理

　　以神朔鐵路沿線目前采用的成都交大許繼電氣有限責任公司生產的WBH-892Z主變主保護裝置作為牽引主變壓器的主保護為例。差動保護動作特性分為兩段，即差動速斷動作區和比率差動動作區，差動保護動作特性如圖1所示。

　　在圖1中，IDIFF為差動速斷整定值，IDIFF為比率差動整定值，I1、I2為制動電流整定值，Kres1、Kres2為斜率。

　　1.1 差動電流及制動電流

　　將引入保護裝置的5路電流定義為，在變壓器正常運行或外部故障情況下，5路電流有如式(1)所示的關系。

　　(1)式(1)中，KA1、KA2、KB1、KB2、KC1、KC2為高低壓側電流平衡系數。可以根據實際情況設定這6個系數值，確定主變高低壓側電流的平衡關系。

　　當變壓器內部故障時，式(1)所示的關系將不成立，差動電流按式(2)定義。

　　(2)在式(2)中，分別為A、B、C三相差動電流。制動電流按工(3)定義。

　　(3)在式(3)中，分別為A、B、C三相制動電流。

　　1.2 電流平衡系數

　　平衡系數由變壓器類型、變壓器變比、電流互感器接線方式以及高低壓側CT變比決定。當C相為中間相時電流平衡系數按表1計算。

　　在表1中，K定義為變壓器高低壓側繞組匝數比，即K=W1/W2，K的取值如表2所示。

　　2 整定計算原則

　　2.1 差動速斷保護

　　按躲過牽引變壓器空載投入時或短路故障切除后電源電壓恢復正常時的最大勵磁涌流進行整定(最大勵磁涌流按7～10倍變壓器額定電流計算，一般取為8倍)。

　　對于三相V/V接線牽引變壓器應按相別分別進行整定。

　　2.2 二次諧波閉鎖的比率差動保護

　　(1)差動電流保護應可靠躲過區外故障最大不平衡電流，滿足靈敏度要求。(2)二次諧波閉鎖比例系數的整定按15%-20%進行整定。(3)平衡系數的整定根據廠家說明書進行計算。(4)制動電流(拐點)及制動系數(斜率)：比率制動一般有2段式、3段式，其中：I1為第一段比率制動電流，一般設置為Ie×Kj/高壓側流互變比;I2為第二段比率制動電流，一般設置為3Ie×Kj/高壓側流互變比;K1為第一段比率制動系數，整定為0.3～0.5;K2為第二段比率制動系數，整定為 0.5～0.7。

　　3 存在的問題

　　神朔線某牽引變電所重新整定VV接線變壓器差動保護定值，在剛送電通車時2#主變B相差動保護動作，將主變倒至1#主變，B相差動再次動作。隨即對設備進行了排查分析，分析如下：

　　一次設備檢查：(1)變壓器內部無故障;(2)變壓器套管及引出線正常。

　　二次設備檢查：(1)電流互感器二次側無開路或短路;(2)直流無兩點接地;(3)保護裝置沒有誤動作;(4)無二次接線錯誤及定值整定錯誤。

　　通過以上對設備排查，差動保護動作跳閘原因分析，發現將兩主變的負荷相與接地相差動保護二者間接反。

　　正常情況下，高壓側對應低壓側，高壓側對應低壓側，高壓側對應低壓側接地相。當變壓器正常運行或保護區外部故障時，差動電流為零，差動保護不動作。如果變壓器套管、引出線及內部發生短路故障，流入保護裝置的差動電流也就不再為零。差動電流大于整定的電流值，差動保護迅速動作。然而變壓器高壓側相序要求面對出線方向，從左到右，按A、B、C相別排列的。而實際是按A、C、B相別排列，這時高壓側對應低壓側，高壓側對應低壓側接地相，高壓側對應低側。

　　推薦閱讀：《變壓器》(月刊)創刊于1964年，由沈陽變壓器研究院主辦。主要刊載變壓器、互感器、電抗器和調壓器類產品的技術文獻資料。