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    220KV電爐變電站安裝一臺220KV/33KV ，70000KVA主變一臺，為70t電爐廠一臺鋼包精煉爐變壓器（33KV， 13000KVA），另一臺冶煉電爐變壓器（33KV，60000KVA）供電。自1999年11月70t電爐廠投產，多次發生冶煉電爐變合閘時220KV主變 差動保護動作跳閘，給220KV主變安全運行及電爐廠的管式電爐生產帶來很大的影響，為徹底解決這個問題，對220KV主變差動保護頻繁動作進行分析。

    為最終消除不平衡差流，確保主變安全運行，提出兩種解決方案：
   （1）.更換35KV側差動電流互感器，使其鐵心飽和特性盡可能和220KV側差動電流互感器相同。
   （2）.采用具有快速飽和特性的中間變流器（BLH）接入差動回路。BLH的鐵心極易飽和，非周期分量不易通過BLH變換到二次側，可以成功的消除不平衡電流中非周期分量的影響。

2.220KV主變差動保護動作原因探討

    變壓器差動保護是按照比較變壓器兩側電流向量的原理構成的繼電保護裝置。其原理接線如。流過差動保護裝置的不平衡電流為IBP=I21-I22。

    不平衡電流（既流過差動保護裝置的電流）IBP=（IL1 -IL2 ）/nL  ，其實質是220KV主變兩側電流互感器勵磁電流的差值。因此凡導致勵磁電流增加的各種因素或兩個電流互感器勵磁特性的差別，是使不平衡電流增大的主要原因。如果220KV主變兩側電流互感器勵磁特性基本相同，電流互感器及差動保護裝置二次接線正確 ，則IBP=0。


     通過現場檢查確定，二次接線正確，但兩側電流互感器的型號及生產廠不同。當冶煉電爐正常冶煉時，測量差動保護裝置回路不平衡電流為零；而當冶煉電爐合閘時，通過微機差動保護報告可以發現，差動保護裝置回路不平衡電流有時很大，箱式電爐達到保護動作電流，有時達不到保護動作電流，這一結果和實際情況相符合。實際上，冶煉電爐變有時合閘引起主變差動保護動作，有時不會引起主變差動保護動作。通過檢查、測量析，認為主變差動保護誤動可能是冶煉電爐變合閘勵磁涌流對主變差動互感器的影響造成的。對變壓器合閘勵磁涌流和電流互感器勵磁特性及電流互感器二次負荷情況進行了分析。

變壓器合閘勵磁涌流的特點

    當變壓器空載投入時，可能出現數值很大的勵磁涌流，最大可達到變壓器額定電流的6-8倍。對三相變壓器來說，無論任何瞬間合閘，至少有兩相出現程度不同的勵磁涌流，勵磁涌流的特點：（1）勵磁涌流中包含有很大成分的非周期分量，使涌流波形偏于時間軸的一側；（2）勵磁涌流中包含有大量的高次諧波，以二次諧波為主；（3）勵磁涌流波形之間出現間斷。

    經錄波分析可以發現，冶煉電爐變合閘勵磁涌流大，而且衰減時間長。當冶煉電爐變合閘時，其勵磁涌流對220KV主變及其兩側差動互感器來說相當于經歷了一個暫態的過渡過程，特別是勵磁涌流中的非周期分量對主變差動互感器的影響就更大。

過渡過程中非周期分量對電流互感器的影響

    電流互感器的鐵心具有非線性特性，當電流互感器一次側通過大電流而使鐵心飽和時，其勵磁電流大大增加；特別是當一次側電流中包含有很大成分的非周期分量時， 電流互感器的勵磁電流 中也包含有很大成分的非周期分量，使其波形偏于時間軸的一側。當兩個差動電流互感器勵磁特性不一至時，電流互感器的飽和時間曲線不同

電流互感器二次負荷對電流互感器特性的影響

    在穩態運行時，電流互感器二次負荷應滿足10%誤差曲線的要求，只要電流互感器二次實際負荷小于10%誤差曲線允許的負荷，電流互感器的測量誤差即在10%以內。二次負荷越大，電流互感器鐵心就越容易飽和。差動保護裝置為減少不平衡電流，應盡量降低電流互感器二次負荷。在保護裝置一定的情況下，增大電流互感器二次側連接導線截面是降低二次側負載阻抗的有效方法。          
    220KV主變差動電流互感器二次側負載阻抗計算如下：

   （1）1.220KV側電流互感器二次負載阻抗R1
      R1=RB+RD+RS
式中，RB——微機保護裝置的回路電流，計算RB=0.04Ω
            RD— 二次導線電阻，計算得RD=1.62Ω
                    RS  ——   接觸電阻，RS=0.1Ω
所以   R1=RB+RD+RS=1.76Ω
      根據銘牌給出的參數，計算二次允許負載阻抗R=1.6Ω<R1
   （2）2.35KV側電流互感器二次負載阻抗R2：
           經計算二次實際負載阻抗R1=1.02Ω
根據銘牌給出的參數，計算二次允許負載阻抗R=0.8Ω<R2
由以上計算可知：220KV主變兩側二次側實際負載阻抗都大于其允許負載，這將使電流互感器誤差增大，鐵心更易飽和。

   （3）采取的措施
   為降低電流互感器二次側實際負載阻抗，將220KV側電流互感器二次導線更換為6mm2 ，35KV側電流互感器二次導線更換為4mm2，電流互感器二次實際負載阻抗（計算略）均小于允許值。電流互感器二次側實際負載阻抗減少，滿足10%誤差曲線的要求，減輕了鐵心的飽和，使兩個差動電流互感器的飽和曲線靠近。

    增大電流互感器二次側導線截面后，主變差動保護再未出現動作跳閘。但微機差流報告仍然出現，這說明減低電流互感器二次負載阻抗可以減少不平衡差流，但對電流互感器鐵心在暫態情況的飽和情況沒有根本改變。因為主變兩側差動電流互感器型號、規格、生產廠家不同，所以電流互感器鐵心的飽和特性有較大差別，通過分析微機差動跳閘報告和差流報告我們也可以發現，兩側差動電流互感器鐵心飽和呈現無規律狀況。另外鐵心剩磁的影響有時也加重鐵心的飽和。