1、變壓器差動(dòng)保護(hù)中電流互感器TA及其聯(lián)接組-若干問(wèn)題探索            摘要：本文闡述了變壓器差動(dòng)保護(hù)中電流互感器TA及其聯(lián)接組的若干技術(shù)問(wèn)題的重要性。對(duì)這些問(wèn)題給出了所采用的解決方法：利用數(shù)學(xué)方法解決TA聯(lián)接組的匹配；針對(duì)TA飽和的附加穩(wěn)定區(qū)判別法；電流電壓量綜合判別法識(shí)別TA二次電路斷線或短路問(wèn)題；加強(qiáng)保護(hù)的人機(jī)接口功能避免TA的相序、極性和接地問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：電流互感器TA；TA聯(lián)接組；TA飽和；斷線或短路1  引言  &#

2、160; 電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電氣設(shè)備之一，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，尤其是大型高壓、超高壓電力變壓器造價(jià)昂貴、運(yùn)行責(zé)任重大。一旦發(fā)生故障遭到損壞，其檢修難度大、時(shí)間長(zhǎng)，要造成很大的經(jīng)濟(jì)損失；另外，發(fā)生故障后突然切除變壓器也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成或大或小的擾動(dòng)。因此，對(duì)繼電保護(hù)的要求很高。    作為電力變壓器的主保護(hù)之一的變壓器差動(dòng)保護(hù)歷來(lái)得到廣大保護(hù)同行們的重視，對(duì)其主要保護(hù)原理的研究已經(jīng)相當(dāng)有成果。但是對(duì)于其電流互感器TA及其聯(lián)接組的若干問(wèn)題尚留有進(jìn)一步探討的余地，如：    1).變

3、壓器各側(cè)電流互感器TA聯(lián)接組的變比匹配和相位修正    2).電流互感器TA飽和時(shí)的對(duì)策    3).電流互感器TA二次電路斷線或短路時(shí)的對(duì)策    4).電流互感器TA的相序、極性和接地問(wèn)題等    這些問(wèn)題處理的不好也會(huì)直接影響變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠工作，降低保護(hù)性能。特別是現(xiàn)在大量采用的微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)，由于具有了更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、邏輯判斷等軟件功能，更應(yīng)該很好處理和解決這些問(wèn)題。本文針對(duì)這些問(wèn)題并通過(guò)長(zhǎng)期在變壓器保護(hù)方

4、面的研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的體會(huì)，對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)中變壓器各側(cè)電流互感器 TA及其聯(lián)接組的若干問(wèn)題專(zhuān)門(mén)作了探討。    2  電流互感器TA聯(lián)接組的變比匹配和相位修正    一般來(lái)說(shuō)，在電力變壓器中有電流流過(guò)時(shí)，通過(guò)變壓器各側(cè)電流互感器TA的二次電流不會(huì)正好完全平衡，這是由于變壓器的變比和接線組別以及變壓器各側(cè)的電流互感器TA的變比和接線等情況有關(guān)。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮下列各項(xiàng)因素，使得經(jīng)過(guò)合理匹配的各側(cè)電流才能進(jìn)行比較。這些因素主要是：   

5、0;1).變壓器各側(cè)的電壓等級(jí)，包括分接頭情況    2).變壓器各側(cè)的電流互感器情況及其接線方法    3).變壓器-接線下造成的電流相位角差    4).變壓器接線繞組側(cè)的中性點(diǎn)接地情況    5).變壓器側(cè)有無(wú)接地故障零序電流電源    常規(guī)的變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，普遍采用合理的選擇電流互感器TA的應(yīng)用接線方式修正相位差，并通過(guò)裝置內(nèi)部的器件進(jìn)行變比匹配或者通過(guò)專(zhuān)用的外部輔助電流互感器進(jìn)行變比

6、匹配，從而解決這些問(wèn)題，這里不再贅述。    目前，微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置普遍利用本身方便的計(jì)算條件，通過(guò)保護(hù)軟件單純地以數(shù)學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)匹配各種變壓器和其電流互感器TA的變比，以及被保護(hù)變壓器接線組別形成的相位差。不需要裝置內(nèi)部的器件進(jìn)行變比匹配或?qū)Ｓ玫耐獠枯o助電流互感器進(jìn)行變比匹配。    一般情況下，微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置可以采用如下的數(shù)學(xué)表達(dá)式模擬變壓器各側(cè)電流的匹配情況，不再要求電流互感器TA的接線方式。其通常的編程系數(shù)矩陣數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：    IOUT = K

7、n·A·IIN (2-1)式中：    IOUT匹配后的該側(cè)電流Ia、Ib、Ic的矩陣    Kn 該側(cè)變比平衡系數(shù)    A 該側(cè)相位平衡系數(shù)的矩陣    IIN該側(cè)輸入裝置的電流IA、IB、IC的矩陣如果采用零序電流補(bǔ)償方式，其通常的編程系數(shù)矩陣數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：    IOUT = Kn·A·IIN+K0·I0 (2-2)式中： &#

8、160;  I0該側(cè)零序電流的矩陣    K0 該側(cè)零序變比平衡系數(shù)    例如，對(duì)于如圖1所示的變壓器接線情況，如果設(shè)定輸入微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的變壓器主一次和主二次電流的各側(cè)電流互感器 TA均為星形接法，且同名端均在變壓器的外側(cè)，那么保護(hù)裝置電流互感器TA聯(lián)接組的變比匹配和相位修正方式可以采用如下兩種方式：IA1      IA2(2-3)(2-5)    針對(duì)上述情況，變壓器差動(dòng)保護(hù)可以

9、設(shè)一個(gè)電流互感器TA飽和時(shí)的附加穩(wěn)定特性區(qū)，它能夠區(qū)分出這種變壓器區(qū)內(nèi)、外故障情況，它的工作特性如圖2所示。    Iz ITA    Id KB1/2·Iz （3-1）    t TTA式中：    ITA 檢查T(mén)A飽和制動(dòng)電流門(mén)坎值    TTA TA飽和閉鎖時(shí)間    在外部故障引起的電力互感器TA飽和閉鎖了比率差動(dòng)保護(hù)期間，如果發(fā)生故障變化

10、在變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)也發(fā)生了故障，其引發(fā)的工作點(diǎn)穩(wěn)定地連續(xù)兩個(gè)周期工作在高定值的動(dòng)作區(qū)內(nèi)，那么電流互感器TA飽和閉鎖會(huì)被立即解除。由此可靠地檢查出被保護(hù)變壓器發(fā)展中的故障而迅速動(dòng)作。    當(dāng)然，傳感器技術(shù)的發(fā)展一定能夠解決電流互感器的飽和問(wèn)題。如目前國(guó)外已經(jīng)有光儀用互感器（OCT 、OVT）的應(yīng)用報(bào)道，能夠解決這一問(wèn)題。    我國(guó)對(duì)這項(xiàng)傳感器技術(shù)的革命也投入了大量的資金、人力進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。2001年12月初，在北京召開(kāi)的中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主設(shè)備保護(hù)學(xué)術(shù)研討會(huì)上，有專(zhuān)家作了光電流互感器及其在繼電保護(hù)

11、（國(guó)內(nèi)外）中的應(yīng)用的專(zhuān)題報(bào)告，在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，可以預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)將這一革命性的成果得到應(yīng)用。    4 電流互感器TA二次電路斷線或短路時(shí)的對(duì)策歷來(lái)，對(duì)于微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)判別其電流互感器TA二次電路的斷線或短路故障比較困難，原因是單純通過(guò)本身的電流量去判斷接線比較復(fù)雜的電流互感器TA二次電路的多種多樣的斷線和短路故障，很難與各種各樣的系統(tǒng)異常或故障情況區(qū)分，因此很多微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)都只是配有簡(jiǎn)單的電流互感器TA二次電路的斷線判別元件。針對(duì)這種情況，介紹一種由電流量和電壓量共同判別電流互感器TA二次電路斷線或短路的判別原理，它特

12、別適用于主后備一體化方式的微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置。    變壓器差動(dòng)保護(hù)的差流異常報(bào)警和電流互感器TA二次電路斷線或短路判據(jù)如下：    (1）差流異常告警當(dāng)任何一相差流的有效值大于告警門(mén)坎值，而且連續(xù)滿足該動(dòng)作條件的時(shí)間超過(guò)10秒鐘時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出差流異常告警信號(hào)，但是不閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。該項(xiàng)功能兼有電流互感器TA二次電路斷線或短路、采樣通道異常（器件損壞或特性改變等）、外部接線回路不正常等情況的綜合告警作用。    (2）瞬時(shí)電流互感器TA斷線或短路告警 

13、0;  瞬時(shí)電流互感器TA斷線或短路告警判據(jù)，在保護(hù)啟動(dòng)后滿足以下任一條件時(shí)開(kāi)放比率差動(dòng)保護(hù)：    a).任一側(cè)任一相的電壓元件有突變啟動(dòng)    2007-05-11            b).任一側(cè)負(fù)序電壓大于門(mén)坎值    c).啟動(dòng)后任一側(cè)的任一相電流比啟動(dòng)前增大    d).啟動(dòng)后最大相電

14、流大于1.2Ie如果上述排除系統(tǒng)故障或擾動(dòng)的判據(jù)不滿足，而差動(dòng)電流的工作點(diǎn)滿足公式（4-1）時(shí)，那么保護(hù)判別為電流互感器TA二次電路斷線或短路故障，而不認(rèn)為發(fā)生了變壓器內(nèi)部短路故障。    Id Idset    Id k· Iz （4-1）式中：    Idset檢查斷線或短路差動(dòng)電流門(mén)坎值    k 檢查斷線或短路的比率系數(shù)在以上判據(jù)的實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足不同用戶(hù)的需要，該判據(jù)元件可以設(shè)計(jì)為通過(guò)配置字選擇僅僅發(fā)出告警信號(hào)，

15、或者選擇發(fā)出告警信號(hào)并且閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)，或者選擇不投入此判據(jù)元件。在選擇了發(fā)出告警信號(hào)并且閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)時(shí)，在此選擇下還可以選擇“永久”閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)或相電流增大超過(guò)1.2Ie時(shí)自動(dòng)解除閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。    由于以上判據(jù)選擇了電流量和電壓量綜合判別，所以對(duì)于電流互感器TA二次電路的各種斷線或短路情況都能夠很好地判別出來(lái)。因此，不僅全面增加了電流互感器TA二次電路故障情況的判別類(lèi)型范圍，而且對(duì)于電流互感器TA二次電路的各種各樣的斷線或短路情況判別得更準(zhǔn)確、更可靠、更全面。    5  電

16、流互感器TA接線的相序、極性和接地問(wèn)題    6  結(jié)束語(yǔ)    本文以上的分析，探討了變壓器差動(dòng)保護(hù)中電流互感器TA及其聯(lián)接組的若干問(wèn)題，這些問(wèn)題往往對(duì)于變壓器差動(dòng)保護(hù)的正確工作影響很大。不能夠很好的解決這些問(wèn)題，就會(huì)直接影響變壓器差動(dòng)保護(hù)的性能，甚至造成變壓器差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，由此引起的變壓器差動(dòng)保護(hù)的不正常工作情況也時(shí)有發(fā)生。    本文介紹的方法已經(jīng)在實(shí)際裝置中得到了很好的應(yīng)用，RTDS數(shù)字仿真試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用都取得了滿

17、意的效果，很好地解決了這些問(wèn)題。參考文獻(xiàn)：1 王維儉 電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用 北京：中國(guó)電力出版社，19982 王梅義 電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用 北京：中國(guó)電力出版社 19983 西門(mén)子變壓器保護(hù) 7UT512/513產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)4 李宏任 實(shí)用繼電保護(hù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版2002 Discussion of several questions of the current transformer (TA) and connection group ofits secondary circuit in the transformer differential relayAbstract: This paper proposes the important of several questions of the current transformer (TA) and connect group of its secondary circuit in the transformer differential relay.The solution about them is introduced:adopt math method to solve the mismatch of TA connect group;the