变压器保护主体方案及差动保护二次电流调整与涌流识别

  1、保护主体方案

       真正实现一台装置完成所有的主保护、后备保护功能的思想。对每台变压器采用独立的两套装置实现双主、双后备保护的配置原则。这种主后一体的设计思想完全符合国家电力公司最新的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中有关继电保护的反事故技术措施的论述。 

优点 变压器保护的双重化配置并没有增加额外的二次回路投资，相反是减少了保护设备的投资，使得保护二次回路清析、独立，简化了二次电缆数量与接线。由于采用上述保护设计思想，则变压器的主保护功能得到增强，考虑到变压器主保护不像线路保护那样存在通道问题，其后备保护配置就可以大大简化。  

    优点 可以减少由于保护设备自身原因所造成的被保护变压器失去短路故障保护与异常保护，从而引起一次设备不必要停电现象；同时也可避免由于保护设备的年度检修与校验所必需的停运一次设备的现象，减轻停电所造成的经济损失。 

   优点 由于变压器的全部电量信息量已能够被装置所知，那么在被保护变压器和系统出现故障或其它异常状况时，装置就能记录同一时刻下变压器各侧的电流电压量，由于有了这些模拟量，就能对事故的原因等进行详尽的故障分析，这对于快速而准确地找到故障原因具有重要意义。 

2、差动保护二次电流调整与涌流识别

      目前国内外的变压器差动保护无一例外地都采用Y->Δ变换调整变压器差动各侧TA二次电流相位。通过深入的理论分析与实验，我们发现采用Δ->Y变换调整变压器差动各侧TA二次电流相位更为合理。对于变压器带故障空投，故障相的电流表现为故障特征，而非故障相的电流表现为励磁涌流特征，由于励磁涌流闭锁判据采用分相制动，故障相与非故障相互不影响，非故障相不会延误故障相的动作速度；对于变压器空投产生的励磁涌流、区外故障切除后产生的恢复性励磁涌流以及和应涌流等，上述调整方法更多地保留了励磁涌流的特征，使励磁涌流更加容易识别。

      由于变压器铁芯饱和的非线性，变压器空载合闸时、区外故障切除再恢复、和应涌流等状态下可能产生与短路电流可比拟的暂态励磁涌流。由于剩磁等因素影响，励磁电流中可能有直流分量，它保持偏于时间轴的一侧，而励磁电流偏于时间轴一侧的这一特点使磁通对励磁电流变化的磁滞回线不与坐标原点相对称，因此励磁阻抗在励磁电流正、负半周是不对称的，这就意味着励磁电流含有一定分量的偶次谐波分量。但若没有直流分量，磁通中随励磁电流变化的磁滞回线对坐标原点相对称，即使磁通进入饱和区，励磁电流的波形也因出现一定分量的奇次谐波分量而发生畸变。这一定性分析同样适用于电流互感器的暂态与稳态饱和分析。

      因此装置中的差动保护设有两种励磁涌流闭锁原理。第一种是采用三相差电流中的二次、三次谐波的含量即谐波制动来识别励磁涌流；第二种是利用波形畸变识别励磁涌流。当三相中某一相被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率差动元件。 

    由于装置采用上述国内外首创的差动二次电流相位调整方法与可靠的励磁涌流判别原理，因而保护装置有效地解决了空投变压器于匝间故障时差动保护动作速度慢、动作速度离散度大的问题；同时在变压器各种空投时产生的励磁涌流、区外故障切除后产生的恢复性涌流、和应涌流等状态下差动保护不会误动作。

    在电力科学研究院、四川电力科学研究院、电力自动化研究院、山东工业大学、华东电力科学研究院、辽宁省局等的动模试验以及现场运行中，证明了新方法与励磁涌流闭锁原理的可靠性与正确性。根据各种动模实验的统计表明:空投变压器于小匝间故障时，装置的整组动作时间绝大部分小于40ms左右。 

     空投变压器（实际500kV自耦变压器）