变压器差动电流计算原理
如果直接用这两个电流,即使采取了幅值校正,也任然会产生很大的不平衡电流。所以 我们需要对其进行相位校正。校正方式分为两种:
(1)以 d 侧为基准,Y 侧进行移相;
d 侧 A 相电流超前 Y 侧 A 相电流 30 度。这是由于 d 侧 A 相绕组首段接到了 B 相绕组 尾端。A 相流出的电流成了 AB 相绕组电流之差。因此要使 Y 侧相位变得和 d 侧相同,只 要做相同的处理即可。但做差会使所得 A 相电流放大√3 倍,所以 A、B 相相减之后要除以 √3。这一过程在传统的模拟型保护中是通过 Y 侧的 CT 绕组接成三角形来实现的。在微机 保护中则可以方便的通过软件计算的来。表达式如下:
= I I I a la nl I b = I I lb nl I c = I lc I nl
幅值校正就完成了。标幺化前后,对应电流量的相位关系并不发生变化。 2、相位校正 以 Yd11 接线为例,前面我们了解到进入装置的二次电流高压侧超前低压侧 150 度。
(2)以 Y 侧为基准,d 侧进行移相;
要使 d 侧电流转为 Y 侧电流方向,需要使相位顺时针转 30 度。方法和上面完全一样, 这里就不在赘述了。大家可以自行推导,下面是表达式和相位关系。
= I I I Ya Ya Yb I = I IYb Yb Yc IYc = IYc IYa
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动电流的计算基本已经八九不离十了,但是还要考虑一个环节。 3、消除零序电流 对于 Yd 接线而且高压侧中性点接地的变压器,当高压侧线路上发生接地故障时(对变 压器纵差保护而言是区外故障) ,高压侧(Y 侧)由零序电流流过,低压侧绕组中虽然也有零 序电流,但由于绕组为三角形接线,零序电流在三角形中形成环流,低压侧引出电流中没有 零序电流。这就导致参与差动计算的两侧电流中,一侧含有零序电流,一侧没有零序电流, 不能平衡。如果不消除零序电流,在高压侧线路发僧接地故障时,变压器纵差保护将会误动 作。所以要采取相应措施消除零序电流,使零序电流不能进入差动元件。 措施很简单,对于 d 侧移相的保护装置,我们在软件计算中,将进入装置的 Y 侧二次 电流(进行幅值校正前)每相都减去一个零序电流 I0=Iha+Ihb+Ihc。这样在 Y 侧系统中发生 接地故障时,就不会有零序电流进入差动元件了。 对于 Y 侧移相的保护装置,观察相位校正的表达式发现,经过相位校正进入差动元件 的 Y 侧电流已经是两相之差,这就相当于滤去了零序电流,所以不需要采取额外的措施消 除零序电流。 我们总结一下装置差流计算的步骤:
3 3 3
I I a a b I b I c I c I
由图可以看出,经过校正后,高压侧二次电流 I’’Ya 和低压侧二次电流 I’’Δa 相位恰好相 差 180 度,只要幅值相同,两个量相加,构成的差动电流就为 0,非常方便。到了这里, 差
这么做的目的是,在变压器处于正常工况下时,变压器两侧二次电流标幺值 相等,方便差流计算。
Iha、 Ila 为上期提到的, 进入装置的高低压侧二次电流。 设高压侧二次额定电流为 Inh , 低压侧二次额定电流为 Inl 。则经过标幺化后得到的的高压侧二次电流和低压侧二次电流如 下所示:
= I I I Ya ha nh = I hb I nh IYb IYc = I hc I nh
变压器差动电流计算原理(三) 之前的两期我们一起了解了变压器的接线组别和两侧 CT 接线。 那么对于变压器差动电 流计算而言,完成了这两块工作,相当于我们已经成功地采集到了变压器两侧电流,并从 CT 二次侧通过电缆接入保护屏的端子排, 流入了差动保护装置。 装置外部的工作已经结束, 剩下的工作将由微机保护中的软件计算来完成。 我们知道差动保护,就是要保证在正常运行或外部故障时流入差动继电器的电流为零。 为了实现这个目的,装置差流计算应有三个环节:相位校正、幅值校正、还有扣除进 入差动回路的零序电流分量。本期就和大家一起了解一下这三个环节。 1、幅值校正 由于主变高压侧和低压侧一次电流的不同和互感器选型的差别,在正常运行和外部故 障时,流入保护装置的二次侧电流大小并不完全相等,这会给差流计算带来不便。所以在变 压器纵差保护中,采用“作用等效”的概念,即两个不相等的电流(对差动元件)产生的作 用相同。很多书上都是引入一个平衡系数来解释这个问题。其实简单来说,就是把高低压侧 的二次电流从有名值,都换算成以该侧二次额定电流为基准值的标幺值。 (有点拗口,用彩 色给大家断个句哈)为了便于理解,大家可以这么想:假设正常工作时,变压器高低侧都运 行在额定工况下,即使两侧二次电流大小不同,但各侧二次额定电流为基准值,经过换算后 的标幺值都是 1,这样就可以很方便的计算出差流为 0。
(1)幅值校正:将各侧二次电流除以额定二次电流转换成标幺值; (2)相位校正:将各侧二次电流相位差调整至 180 度; (3)消除零序电流:Y 侧相电流分别减去零序电流; (4)高低压侧二次电流相加即为差动电流,正常运行或区外故障时为零。
4、总结 通过这三期的分步讨论,关于变压器差动电流的计算原理我们就讨论完了。最后对这 一系列简单总结一下: 在进入装置之前,变压器的接线组别、变压器两侧 CT 的接线方式,决定了变压器高 低压侧一次线电流和流入保护装置的二次电流的对应关系。 二次电流进入保护装置之后,软件计算通过:幅值校正、相位校正、消除零序电流这 三个步骤,使得差流的计算简洁明了。 关于变压器差动电流计算原理暂时先和大家讨论到此,在这里感谢公子小安对这个系 列的大力支持和无私奉献。也感谢大家对这个系列的喜爱和支持,希望大家能继续关注、 喜 欢【157 继保教室】 。
= I I I Ya Ya Yb I = I IYb Yb Yc IYc = IYc IYa
校正前后相位关系如图所示:
3 3 3
I I a a b I b I c I c I