变电站内短路电流分流系数影响因素分析

变电站内发生短路故障时,真正带来安全问题的是入地故障电流,而变压器和架空线路会影响电流分布,因此有必要研究其对分流系数的影响。鉴于此,基于相分量的回路电流法,计算分析了变压器及非故障侧线路对分流系数的重要作用;在此基础上,研究了变压器及变电站相关参数和架空线路相关参数对分流系数的影响;此外,还分析了变电站接地电阻与地电位升的关系。结果表明:变压器及非故障侧线路对电流分布有较大的影响;考虑变压器及非故障侧线路情况下对影响分流系数的因素进行分析,提高了分析结果的工程参考价值;变电站接地电阻的增加虽减小了分流系数,但提高了地电位升。因此,在计算分流系数时应当考虑变压器及非故障侧线路,同时变电站接地降阻是十分必要的。     

福州特高压变电站短路电流分流系数计算与分析

变电站内发生短路故障时真正引起危害的是入地故障电流,而不是短路故障电流。分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力,可用于分析短路电流的分布情况。研究了变电站站内故障时短路电流的分流机制,提出了适用于工程实际的分流系数定义,重点介绍了分流系数的数值计算方法。在此基础上计算了福州特高压变电站的分流系数与短路入地电流,并分析了分流系数的各种影响因素。分析结果表明:地线分流系数随着变电站接地电阻的增大而增大,随着杆塔接地电阻的增大而减小;500 kV侧和1 000 kV侧短路时地线分流系数差别较小;随着变电站接地电阻的增大,最大入地电流减小,接地电压增大。     

江西电网变压器短路电流分析研究

分析了目前江西电网110kV及以上电压等级变压器的短路电流,得出220kV变压器110kV侧短路时流经绕组的短路电流相对较大,且对于三相三绕组变压器单相短路电流大于三相短路电流;在此基础上针对江西电网220kv变压器短路损坏均由110kv侧短路故障引起的特点,计算了2006及2009年系统最大运行方式下,220kV变压器110kV侧短路时流经变压器绕组的电流,论证了电磁环网解环对降低220kV变压器中压侧短路电流作用不明显。     

变电站内短路电流分流系数实测和分析

变电站内发生单相短路接地故障后,真正引发安全问题的是入地电流部分,而不是总的短路故障电流。入地电流部分所占比重越大,其引发的安全问题也更严重。分流系数表征了接地网或架空地线对故障电流的分流能力,可以用于分析短路电流的分布情况。对某变电站内的单相短路接地故障电流的分布情况进行了现场实测,并与模拟计算结果进行了对比。实测与模拟计算结果相一致,地线分流系数较大。模拟计算可以用于分析变电站内发生短路故障时的地线分流系数,为工程实际提供参考,应用该算法分析了影响地线分流系数的主要因素和影响规律。结果表明,当变电站接地电阻较大或出线数量较少时,地线分流系数较大。     

复杂电力网络短路电流分布及地网分流系数

为改进电力系统短路故障电流的计算,将变压器的相分量模型与传统相分量法相结合,在此基础上提出了连接有任意回输电线路（包括架空线路和地下电缆）的变电站发生接地短路时故障电流分布和地网分流系数的计算方法,并开发了相应的计算软件FCDFGS。通过软件计算与现场实测的比较,验证了测量方法的正确性与计算模型的合理性。对影响地网分流系数的主要因素进行计算、比较和分析,结果表明靠近变电站10～15个档距的参数对其影响很大,且各参数在达到一定值后,地网分流系数呈现＂饱和效应＂。最后提出了降低地网入地短路电流的技术措施。     

整流变压器纵差保护二次侧电流最佳补偿方程及整定特征

为弥补当前国内外大容量整流变压器只有过流保护而无纵差保护的缺失,论述了建立整流变压器纵差保护的关键内容。首先,提出并论证了整流变压器纵差保护阀侧电流互感器二次侧电流采样值的特殊处理方法,以及网阀两侧进入纵差保护CPU参与差动电流、制动电流计算的三相电流有效值应当采用何值,即论证其最佳补偿(或称转角)方程,它与常规电力变压器、换流变压器、电炉变压器等的补偿方程都不相同。然后,提出并论证了整流变压器阀侧两相短路时网侧电流相位及模值的独特计算方法。分析了两相短路及单相接地短路时整流变压器纵差保护的动作特性。整流变压器纵差保护整定计算特征能使整流变压器区内短路时动作灵敏度显著提高,并且使纵差保护的动作范围显著扩大,能保护整流桥的阀短路及直流输出端的短路故障。     

基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算

为了准确计算变电站接地网接地短路电流和架空地线的分流系数,以某500 kV输电系统为例,采用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP)对系统中各主要元件进行建模,计算变电站内、外发生单相接地故障时短路电流的分布和架空地线的分流系数,分析变电站接地网接地电阻、杆塔接地电阻、地线型号、线路长度、变电站外短路位置等对其接地短路电流和地线分流系数的影响,得出接地网电阻、杆塔接地电阻增大,出线回路数减少时,接地短路电流增大,架空地线的分流系数减小的结论。     

变压器抗短路能力核算与治理

为有效评估和治理华北电网内大型电力变压器的抗短路能力,提高电网安全稳定运行水平,提出了一整套变压器抗短路能力核算与治理的方法。提出由系统侧出发的短路电流计算方法,阐述了其原理及计算过程,通过网内实际发生的故障录波数据对方法进行了验证,并对母线短路电流与变压器短路电流的关系进行了分析。根据电网的实际短路容量对网内变压器分类进行了最大短路电流水平计算,统计出存在抗短路能力不足风险的变压器。总结并比较了国内外主要的变压器抗短路能力治理方法,根据各电压等级变压器的情况提出了不同类型变压器抗短路能力治理的总体原则及实施方案,对电网的安全生产及稳定运行具有重要意义。     

基于系统等值阻抗的变压器抗短路能力核算

为评估在运的大型电力变压器抗短路能力水平,确保电网安全稳定运行,文章提出了一种基于系统等值阻抗的变压器短路电流核算方法。在对变压器高中侧的外部系统进行等值基础上,通过已知的母线短路电流和变压器参数反推系统的等值阻抗,然后根据系统阻抗和变压器参数求得各种短路情况下流过变压器的短路电流。仿真及实例验证说明了算法的准确性,应用算法可以实现对变电站各种方式下短路电流的快速批量计算。使用文章提出的方法对母线短路电流、变压器并联数量等因素对变压器短路电流的影响进行了分析,并结合制造厂提供的短路电流限值对变压器的抗短路能力进行评估,为生产管理部门的技术改造提供技术参考。     

预防220kV变压器受短路冲击损坏事故的一种措施

当220kV变电站的110kV侧发生单相接地故障时,有可能造成主变压器遭受冲击而损坏。通过分析变压器绕组的抗短路能力,发生单相接地故障时流入变压器的短路电流,可知国产老旧变压器极易受到短路电流的冲击而损坏。文章以唐山供电公司的3个变电站为实例,介绍了一种通过改变主变压器中性点的接地方式,即在主变压器110kV中性点加装小电抗器,减小单相故障时的接地短路电流及流入主变压器绕组的短路电流,从而保护主变压器的措施。改造的效果是比较好的。     

A correlation based method for discrimination between inrush and short circuit currents in differential protection of power transformer using Discrete Wavelet Transform: Theory,simulation and experimental validation

This paper presents a new method for discrimination between magnetic inrush current and internal fault current in the differential protection of power transformer. The proposed method is based on the Wavelet Transform and correlation coefficient. In this study Discrete Wavelet Transform is used to describe the current signal in terms of different time and frequency components. In the proposed method, the energy signals of these components are employed. In the proposed method, a statistical parameter known as correlation coefficient is used to establish a criterion for the proposed discriminative algorithm. The correlation coefficient is used for express the relationship between wavelet coefficients energy at different scales of the signal resolution. Then pattern of these relations is utilized as a measure to discriminate the inrush current from fault current. For investigation the accuracy of the proposed algorithm different cases of inrush and internal fault currents is simulated by PSCAD/EMTDC software. Also, the proposed method is tested by the gathered data from experimental test at the laboratory. Current signals obtained from the simulation as well as the results obtained from the experimental test are employed by the proposed discriminative algorithm. Analysis of the simulation and experimental results show that the proposed method accurately identifies inrush and fault currents in the distance of the power transformer protection in a time period less than quarter of power frequency cycle. In addition to the sensitivity and high reliability, the proposed method has low computation work and does not required determining the threshold for each new power system.     

小波算法在电力变压器励磁涌流与内部故障电流的鉴别中的应用

通过小波变换理论的研究,小波变换对于电力变压器励磁涌流和内部故障电流的鉴别非常有效。使用仿真软件Matlab中的Simulink模块仿真出电力变压器的励磁涌流和内部故障电流,并通过Mallat分解算法分别进行小波变换。实验表明,这两种电流的小波变换结果的细节部分有很大的不同的特征,可以使用在变压器继电保护中。     

基于小波理论和多分辨分析的变压器励磁涌流识别方法

提出一种基于小波变换和多分辨分析识别变压器励磁涌流和内部故障电流的新方法。根据故障初始阶段励磁涌流的高频分量随时间推移逐渐变大而故障电流高频分量逐渐变小的特点,首先用Daub-4小波对励磁涌流和故障电流进行分解,得到第1层小波系数的2个初始峰值点,然后通过引入可靠性系数来识别励磁涌流和故障电流。动模试验结果表明,该方法能够可靠快速地识别励磁涌流和故障电流,且不需要考虑保护的整定值,实现方便。     

10kV低功率电子式电流互感器LPCT的研究

为了提高电流互感器的可靠性和准确度,从而提高电力系统的安全、稳定和经济运行,笔者详细分析了取样电阻、二次电流精度和干扰电磁场等因素对电子式电流互感器准确度的影响,并提出了相应的改进互感器准确度和电磁兼容措施。在理论分析基础上,研制了一台10 kV低功率电子式电流互感器,并对样机进行了准确度测试。测试结果表明,设计的样机准确度满足IEC 60044-8规定的0.2级测量和5P20保护要求。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上,基于对差动电流采样值波形特征的识别,提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据,不仅能有效地区分内、外部故障,从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁,而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测,当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号,开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据,不会影响比率制动特性的动作时间,计算简单,易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

变压器差动保护的隐患

随着电力系统容量的增大,接地故障导致的零序电流也逐渐增加,而目前的变压器差动保护在消除零序电流时,均未计及电流互感器误差的影响,存在误动的可能.分析了当变压器电源侧发生区外接地故障时,各序电流的分布及大小,以及此时变压器差动保护中的穿越电流及差动电流,指出了目前差动保护的隐患,提出了采用零序制动来消除该隐患.     

基于波形非正弦度分形估计的励磁涌流识别方法

电力变压器作为输变电关键主设备,在电力系统中占有极其重要的地位,纵差保护是变压器的主保护之一,正确识别变压器励磁涌流和内部短路故障是变压器保护的关键问题。提出了一种基于波形非正弦度分形估计的励磁涌流识别方法,应用网格分形技术计算差流波形的非正弦度,利用励磁涌流波形非正弦度增大的特点,鉴别励磁涌流和故障电流。仿真结果表明,该方案能很好满足继电保护要求的有效性和可靠性。