不同接法變壓器保護靈敏度分析
摘要:分析了幾種常用的不同接法變壓器二次側發(fā)生不對稱短路時,流過一次側各相電流的大小和方向,以便確定裝在變壓器一次側的電流互感器和繼電器的接線方式,確保過流或電流速斷保護的靈敏度滿足要求。
關鍵詞:變壓器保護;靈敏度保護
1引言
電力變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設備,為了防止變壓器故障時電流流過變壓器使繞組燒壞,必須根據(jù)變壓器的容量不同,裝設不同的保護裝置。其中最常用、最重要的是過電流保護。不同接線方法,變壓器二次側發(fā)生不對稱短路,流過變壓器一次側繞組的電流的大小和方向均不一樣。對于單端供電的系統(tǒng),過流或電流速斷保護一般裝設在變壓器的高壓側,如果電流互感器的接線方式不恰當,就會造成靈敏度不能滿足要求,短路電流流過時,保護裝置不動作的現(xiàn)象。因此弄清楚變壓器二次側不對稱短路時,流過變壓器一次側各相電流的大小和方向,對變壓器保護非常重要。
老式的小容量變壓器一般采用Y/Y-12接線方式,這種接法變壓器的缺點是不能限制三次諧波流入電網(wǎng)。新型的中、小容量變壓器一般采用Δ/Y-11接線,大容量變壓器一般采用Y/Δ-11接線。所以,我們主要分析后兩種接線方式變壓器二次側兩相短路時,穿過變壓器一次側各相的電流大小和方向,據(jù)此決定電流互感器和繼電器的接線方式,使過電流保護和電流速斷保護靈敏度滿足要求。
2Δ/Y-11接線方式
如圖1所示變壓器為接線方式Δ/Y-11,不妨先設變壓器變比為1,變壓器一次側線電流
對于正序電流,在相位上IA1超前Ia130°。也就是說IA1與Ia1相比要順時針轉30°。同理對于負序電流IA2滯后Ia230°,也就是說IA2與Ia2相比要逆時針轉30°。
當變壓器二次側a、b兩相短路時,如圖2所示,由對稱分量法知,兩相短路電流由正序和負序電流組成,沒有零序電流。正序和負序電流反映到變壓器高壓側,正序電流順時針轉30°,負序電流逆時針轉30°,然后正序、負序合成后就得到高壓側各相線電流的大小和方向。
據(jù)圖2可知B相線電流
A相或C線電流
由以上分析可知,高壓側A相和C相線電流是B相線電流的一半,并且方向與B相相反。因此,高壓側過流保護或電流速斷保護的電流互感器與繼電器的接線方式,只能采取不完全星形接法的兩相兩繼電器或兩相三繼電器接法,不能采用差接。若采用差接,則二次側兩相短路時,流入繼電器的電流如圖3所示。其中KTA為電流互感器變比。
3Y/Δ-11接線方式
大容量變壓器,或總降壓變壓器一般采用Y/Δ-11接線方式,如圖4所示。若二次側發(fā)生兩相短路(設為a、b兩相短路),流過變壓器一次側A、C兩相的短路電流大小相等、方向相同;流過一次側B相的電流與A、C相電流相比,方向相反,大小是A、C相電流的兩倍。由圖4可知
其中,是變壓器二次側兩相短路電流,它是二次側三相短路電流的倍。由于變壓器一次側A、C電流大小相等、方向相同,所以裝在變壓器一次側的過電流保護和電流速斷保護,若只在A、C相上裝電流互感器,不能采用差接形式,否則二次兩相短路時流入繼電器的電流為零。為了提高保護的靈敏度,最好采用全星形接線,或兩臺電流互感器三臺電流繼電器的接線方式,如圖5所示。這時流入繼電器的最大電流為
其中,KTA為電流互感器的變比。
對于Y/Y-12接法的變壓器,二次側兩相短路時,穿越變壓器一次側各相的電流與二次側短路電流相比,只差變壓器的變比。
4結束語
綜上所述:若變壓器保護用電流繼電器采用非全星形接線,則由于A、C相都流過較小的故障電流,因此靈敏度較低;若電流互感器采用全星形接線或兩相三繼電器接線,則總有一個繼電器流過較大的故障電流,因此靈敏度較高;若電流互感器采用兩相電流差接線,則通過繼電器的電流為零,保護裝置不動作。
參考文獻
[1]余健明,等.供電技術(第3版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.