TA饱和分析与抗饱和策略研究.docx

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第5章TA饱和分析与抗饱和策略研究

本章主要讨论困扰数字变压器差动保护的另外一个重要问题：电流互感器（TA）饱和引起的差动保护误动。首先概述了TA饱和问题对数字变压器差动保护的危害及国内外文献对抗TA饱和的策略。结合TA的数学模型与数字保护的原理，对数字差动保护中TA饱和开展了详细的分析。目前，国内外学者研究较多的是在外部故障条件下的TA饱和的对策，但对于外部故障切除过程中的小工频负荷电流TA暂态引起的数字变压器差动保护的误动分析较少，目前报道的数字变压器差动保护的误动事故大部分出现在外部故障切除的过程中，这时流过的一次电流较故障时的电流小，但在外部故障过程中故障电流中的暂态非周期分量造成的TA累积剩磁较大，TA在饱和点附近的局部磁滞回线范围内工作，二次电流与通常意义下TA饱和时的区别是波形无明显的畸变，但一次电流和二次电流角差较大，外部故障已经切除，有可能引起差动保护在拐点以前误动。本章试图首次从外部故障切除过程中的TA暂态进行分析，目前现场广泛采用的P级TA非常容易在外部故障切除瞬间剩磁较大，引起TA在局部磁滞回线附近工作，数字仿真也证实了TA在外部故障切除恢复过程中的动态行为。在建议现场运行单位采用剩磁系数较小的暂态型TA基础上，针对目前电网的实际情况提出改进自适应差动保护原理，该原理无论对于外部故障电流引起的TA饱和还是外部故障切除后的TA饱和都具有较好的适应能力，最后通过数字仿真结果验证了该方案的有效性和合理性。

TA饱和对数字变压器差动保护的影响及抗TA饱和研究现状

TA饱和对数字变压器差动保护的影响

数字变压器差动保护装置的任务是能够在被保护设备发生区内故障，作用于开关跳闸，而在区外故障的时候，保证保护可靠闭锁。作为差动保护装置，直接采用的是进入变压器差动保护电流互感器二次侧的电流，电流互感器是一次系统与二次系统之间的接口元件，是各种保护装置感知一次系统真实状态的中间媒介，无论是传统的保护还是目前数字保护装置，都通过电流互感器反应被保护元件中流过的电流，因此电流互感器的传变性能对数字保护的性能影响就具有非常关键的作用。变压器差动保护装置对电流互感器提出了特殊的要求，由于变压器各侧电流额定值不相等，即使在正常运行情况和外部短路的时候，由于两侧电流互感器的型号不一样，暂态特性也不一致，差动回路的不平衡电流比较大。目前从经济性的角度，电力变压器差动保护选用的电流互感器一般是10P或5P型号，在经历短路暂态或重合闸过程中，铁芯中的剩磁积累和二次时间常数不同，差动回路中的暂态不平衡的电流变得更大。这仅仅还是从TA是线性传变的特性来考虑暂态不平衡电流的，下面主要介绍由于饱和引起的暂态不平衡电流。

在电流互感器完全饱和后，一次侧的电流全部流入TA的励磁支路，引起很大的差动电流。由于超高压、大容量电力系统的发展，电流互感器铁芯饱和的问题日益突出。为了保证电力系统的稳定运行，比如对于500kV系统，要求动作时间在20～30ms以内，这就要求数字变压器保护装置在短路过渡过程中就能够正确地对故障进行选择性的判别和快速的动作，这就要求电流互感器具有较好的耐过渡过程的特性，但是要满足这个要求是非常困难的，由于电流互感器铁芯的非线性（饱和，磁滞，涡流）等，一次电流的传遍受到非常大的影响，尤其是当电流互感器中的电流偏向于时间轴一侧的时候，铁芯将严重饱和，引起变压器差动保护误动。电流互感器一旦饱和，将造成继电保护的不正确动作，扩大事故的影响范围。尤其电流互感器是工作在连续运行的一次系统状态激励下，它的暂态性能的恶化可能引起保护

装置的误动或者拒动，因此需要引起电力系统保护工作人员的足够重视，目前广泛采用谐波制动、异步法、阻抗加权法等一系列措施来应付TA的严重饱和现象并取得了一定的实际效果，变压器差动保护在外部故障过程中误动的情况较少。近年来，暴露在保护工作人员面前的是外部故障切除后的TA暂态问题引起差动保护误动问题。在一次连续作用下，必须考虑一次系统输入对铁芯磁链的累积效应引起TA的暂态性能问题，在外部故障切除过程中引起P级TA较大的剩磁，使得TA在负荷电流状况下工作在临近饱和点附近的局部磁滞回环，TA二次侧电流在小电流情况下产生较大的角度相位差，导致高灵敏度的差动保护非选择性地在差动平面拐点以前误动作。

近年来保护动作统计表明数字变压器差动保护的动作准确率偏低，除了和变压器励磁涌流有关外，另外一个重要的因素就是电流互感器的饱和问题。如果同样以一种稳态的观念来评价差动保护的可靠性，按照10％的稳态误差曲线来选择TA，是不能够解决问题的。严重的TA