變壓器縱差保護仿真

1、變壓器縱差保護仿真 本保護仿真以變壓器中壓側(cè)發(fā)生保護區(qū)內(nèi)外故障時為例，仿真對象在模型左側(cè)110kV出口處的三繞組變壓器T31，該變壓器各電壓等級側(cè)均有自己的斷路器（QF1、QF3、QF4），且各側(cè)電流均只采用A相差動電流和制動電流，故障的仿真時間均定為0.6s，仿真時兩臺三繞組主變（T31與T32）并列運行。 在已建立的變電站系統(tǒng)模型上將短路模塊接入該變壓器35kV中壓側(cè)保護區(qū)內(nèi)和區(qū)外，增設內(nèi)外故障模擬模塊，即Fault（IN）和Fault（OUT），用于模擬差動保護區(qū)內(nèi)外的各類故障情況。建立模型如圖6.6所示：圖1 110kV變電站變壓器中壓側(cè)差動保護Simulink模型 為仿真三繞組變壓器

2、比率制動式縱差保護區(qū)內(nèi)外故障時的電流，在原先模型上增加運算及示波器模塊如圖第 7 頁 共 35 頁軌道交通110kV變電站繼電保護設計圖2 變壓器中壓側(cè)保護區(qū)內(nèi)、外故障仿真時增加的運算及示波器模塊 考慮到110/35/10的變壓器變比，對中壓側(cè)和低壓側(cè)A相電流進行適當增益，使得各側(cè)A相電流幅值大小相仿。 另外該變壓器中存在Y/聯(lián)接方式，故Y側(cè)電流滯后側(cè)電流30º,所以對低壓側(cè)A相電流采用適當?shù)臅r間延時,使得正常運行時的各側(cè)A相電流相位一致,因為工頻為50Hz，一個電流周期為0.02s，為使側(cè)電流延遲30°，可延時0.0230/360=0.00167s即可。延時設置界面如圖圖

3、3 側(cè)A相電流延時模塊參數(shù)設置頁 差動電流理論表達式為變壓器兩側(cè)二次側(cè)電流之和的絕對值，制動電流理論上取變壓器兩側(cè)二次電流之差的絕對值的一半，而仿真測量模塊V-I工作原理實際為監(jiān)控電流一次側(cè)值。當內(nèi)部故障發(fā)生時，因兩個測量模塊所測一次側(cè)短路電流均流向內(nèi)部故障點，實際短路電流方向相反，因而差動電流為 Id=Iah+Ial-Iam ，使保護能夠靈敏動作，其中Iah是高壓側(cè)A相短路電流,Ial是低壓側(cè)A相短路電流,Iam是中壓側(cè)A相短路電流。外部故障時，測量模塊所測一次側(cè)短路電流均流向外部故障點，方向相同，因而制動電流取為Ires=(Iah+Iam+Ial)/2，此時，差動電流Id為較小的不平衡電流

4、，制動電流Ires有較強的制動作用。 當兩臺變壓器T31、T32并列運行，設置斷路器QF1、QF2、QF3、QF4切換時間為0s。如上面接線圖所示，故障模塊Fault（IN）接在所測三繞組變壓器T31的中壓側(cè)保護區(qū)內(nèi)部，為內(nèi)部故障模塊，故障模塊Fault（OUT）接在T31的保護區(qū)外部，為外部故障模塊。設置保護區(qū)其內(nèi)部故障模塊Fault（IN）在0.20.4s時間段內(nèi)發(fā)生單相接地短路故障，并且區(qū)外部故障模塊Fault（OUT）不動作。其中Fault（IN）故障模塊設置如圖圖3內(nèi)部故障FaultIN發(fā)生單相接地短路時的參數(shù)設置界面 運行仿真，由示波器scope1得到下圖波形：第 9 頁 共 35

5、 頁軌道交通110kV變電站繼電保護設計圖4 中壓側(cè)內(nèi)部發(fā)生單相接地短路故障電流波形圖 由上圖可見：三繞組變壓器T31中壓側(cè)保護區(qū)內(nèi)部發(fā)生單相接地短路故障時，差動電流Id明顯大于制動電流Ires，則保護可以可靠啟動。 當中壓繞組外部故障Fault（OUT）設置為在0.20.4s內(nèi)發(fā)生單相接地短路，并且內(nèi)部故障Fault（IN）切換時間大于仿真時間，F(xiàn)ault（OUT）設置如Fault（IN）一致，運行仿真得到如圖波形：圖5 中壓側(cè)保護區(qū)外側(cè)發(fā)生單相接地短路時的電流波形圖 顯然制動電流Ires大于差動電流Id，即保護不會動作。 將中壓繞組區(qū)內(nèi)故障Fault（IN）設置為在0.20.4s內(nèi)發(fā)生三相短路，并且外部故障Fault（OUT）不動作時，F(xiàn)ault（IN）設置如圖6.12：圖6 內(nèi)部故障Fault（IN）發(fā)生三相短路時的參數(shù)設置界面 運行仿真，由示波器scope1得到圖波形：圖7 中壓側(cè)內(nèi)部發(fā)生三相短路故障電流波形圖 顯然：差動電流Id明顯大于制動電流Ires，則保護可以可靠啟動。 當設置中壓繞組外部故障Fault（OUT）為在0.20.4