CN101119022A - 整流变压器组横联差动电流保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整流变压器组横联差动电流保护方法及装置，它采用二台容量相同的整流变压器对铝电解系列进行直流供电，将二台整流变压器分别通过电流互感器对其进行相位补偿后，得到大小相同、相位一致的二次电流，将二路二次电流输入电流差动继电器，正常运行时得到的不平衡电流接近零，故障时有不平衡电流流入电流差动继电器后，电流差动继电器动作于断路器跳闸。本发明是采用横联差动原理，利用2台整流变压器一次侧的不平衡电流原理来构成保护装置，它具有结构简单、灵敏度高、可躲过励磁涌流、安全有效和减少保护整定值的调整次数等优点。可向整流变压器组提供完善的，可靠的保护，而且安装起来十分方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种整流变压器组横联差动电流保护方法及装置，属于电解铝厂电解铝用的整流变压器保护技术领域。
背景技术
现代电解铝厂对电解槽进行供电的大型调压整流机变压器组通常由调压变压器，整流变压器组构成。为了减少整流机组所产生的谐波分量，每套整流变压器组通常由2台共油箱，等容量，接线形式相关联的整流变压器组成，以形成等效12脉波整流电路。由于电解工艺的要求，在调压变压器内配置有载调压开关OLTC，调节调压整流机变压器组输出直流电流的电压UDN。调压整流变压器组是电解铝厂的核心设备，在使用过程中，现有的整流变压器保护装置是每台整流变压器分别设置电流速断与过负荷保护，存在下述缺陷，给变压器组的运行带来很大的隐患：
1、灵敏度小，往往达不到要求。按调压变压器最低调压级和在系统最小运行方式下的短路电流来进行灵敏度Klm(Klm＝最小故障电流/保护装置动作电流)效验，一般Klm＜2，在故障时过电流保护可能无法动作，失去保护作用，最后只能由瓦斯保护装置向变压器组提供保护：
2、在调压整流变压器组送电瞬间无法躲过励磁涌流，须经延时待激磁电流稳定后，方可将保护投入，保护不及时；
3、随着电解系列分阶段投产，过电流保护整定值需多次调整。电解铝厂在投产阶段，随着投运电解槽数的增加，有载调压开关OLTC的档位逐步降低，直流系列电压UDN逐步提高，调压整流变压器组的阻抗电压也逐步减少，因此整流变压器组的第2套过电流保护继电保护整定值需要根据电解槽投产计划分阶段调整，工作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种不必多次调整过电流保护整定值、动作灵敏、保护效果好的整流变压器组横联差动电流保护方法及装置，以克服现有技术的不足，向整流变压器组提供完善、可靠的保护。
本发明是这样实现的：
本发明的整流变压器组横联差动电流保护方法为：它包括采用调压整流机组内二台容量相同、一次侧并联、并且两台的一次侧电流相位相差30°的整流变压器对铝电解系列进行直流供电，在二台整流变压器的一次绕组分别设有电流互感器，并对电流互感器的二次电流进行相位补偿，使电流互感器的二次侧得到大小相同、相位一致的二次电流，由于2台整流变压器组接线组相关联，需要对两台一次侧电流相位相差30°的整流变压器电流互感器的二次电流进行相位补偿，使得流入差动继电器得电流大小相同、相位一致。其对电流互感器的二次电流进行相位补偿的方法是将连接在相位超前的整流变压器一次绕组上的电流互感器的一次侧线圈按星形连接方式进行连接，将连接在相位滞后的整流变压器一次绕组上的电流互感器的一次侧线圈按三角形连接方式进行连接，这样即可得到大小相同、相位一致的电流互感器二次电流，将两台整流变压器上电流互感器的二次电流输入到电流差动继电器，电流差动继电器得到的不平衡电流接近零，当整流变压器故障时，有不平衡的二次电流流入电流差动继电器后，电流差动继电器动作于断路器跳闸。
上述的整流变压器组横联差动电流保护装置，设置在相位超前的整流变压器一次绕组的电流互感器的变比为K-＝IN∶5，设置在相位滞后的整流变压器一次绕组的电流互感器的变比为K+＝√3*IN∶5，其中IN为电流互感器的额定电流。
本发明的整流变压器组横联差动电流保护装置，它包括二台整流变压器(Y-)和(Y+)的一次绕组，整流变压器(Y-)的一次绕组旁设有电流互感器(TA1)，整流变压器(Y+)的一次绕组旁设有电流互感器(TA2)，电流互感器(TA1)和(TA2)的二次电流端连接至一个电流差动继电器(KD)，电流差动继电器(KD)连接断路器(QF)；电流互感器(TA1)为星形连接，电流互感器(TA2)为三角连接。
本发明是采用横联差动原理，利用2台整流变压器一次绕组的一次侧不平衡电流原理来构成保护装置，它具有结构简单、灵敏度高、可躲过励磁涌流和安全有效等优点，而且在电解分阶段投产时，还可以减少保护整定值的调整次数。因此可向整流变压器组提供完善的，可靠的保护。不仅新建项目整流变压器组采用本发明的方法和装置可行，现已投运的整流变压器组增设横联差动保护也很方便，只改变原有保护接线增加电流差动继电器，电流互感器现有整流机组一般都有；变压器本体和二次电缆均不用更换，简便宜行。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
本发明的实施例：本发明的电流差动续电器KD可选用应用于降压变压器纵差保护的普通电流差动继电器，或者选用微机型电流差动继电器。现有的调压整流机变压器组如图1所示，主要由调压变压器和整流变压器组构成，在调压变压器和母线之间安装一个断路器QF，整流变压器组的二台整流变压器共油箱，等容量，接线形式相关联，形成等效12脉波整流电路。在整流变压器Y-的一次绕组旁安装电流互感器TA1，在整流变压器Y+的一次绕组旁安装电流互感器TA2，如果有的整流变压器组已经配有电流互感器，则可以直接采用，不用另外安装；然后将电流互感器TA1和TA2连接到一个电流差动继电器KD内，电流差动继电器KD连接到断路器QF，并动作于断路器QF跳闸。
如图2所示的某工程整流变压器的一次绕组，二台整流变压器Y-和Y+的一次绕组的两端分别通过电线C1、B1、A1和C2、B2、A2连接至调压变压器，为了输出12相脉波直流电压，整流变压器Y-和Y+分别在整流变压器一次侧进行了移相，形成了30°相位相差，因此需要对电流互感器TA1和TA2得到的二次电流进行相位补偿。相位补偿方法是将连接在相位超前的整流变压器一次侧上的电流互感器的一次侧线圈按星形连接方式进行连接，将连接在相位滞后的整流变压器一次侧上的电流互感器的一次侧线圈按三角形连接方式进行连接，即将相位滞后的整流变压器Y+一次绕组的电流互感器TA2的三个互感器套管TA2A、TA2B和TA2C接成三角接线，相位超前的整流变压器Y-一次绕组的电流互感器TA1的三个互感器套管TA1A、TA1B和TA1C接成星形接线，然后将电流互感器TA2的三个互感器套管TA2A、TA2B和TA2C与电流互感器TA1的三个互感器套管TA1A、TA1B和TA1C彼此并联后接入电流差动继电器KD的接口KD1、KD2和KD3中。这样电流互感器TA1和TA2得到的二次电流相位一致，同时选择2台电流互感器TA1和TA2的变比为：
K-＝IN/5，K+＝√3*IN/5；IN为额定电流，即通过电流互感器TA1和TA2得到的二次电流大小为5安。
由于两台整流变压器容量相同，电流互感器TA1和TA2的二次电流经相位补偿并合理选择互感器变比后，其大小相同、相位一致，将两台整流变压器上电流互感器TA1和TA2的二次电流输入到电流差动继电器KD，电流差动继电器KD得到的不平衡电流接近零，即使在整流变压器送电时，两台整流变压器的励磁涌流也相同，因此正常运行时，从电流互感器TA1和TA2流入电流差动继电器KD的不平衡电流基本为零。
当任一台整流变压器内部或二次侧发生故障时，其电流会突然发生瞬间的改变，于是在电流互感器TA1和TA2之间二次侧电流不平衡，电流流入电流差动继电器KD，电流差动继电器KD动作于保护装置的断路器QF跳闸。由于故障时的不平衡电流与正常运行时的不平衡电流相差悬殊，可以满足保护装置灵敏度Klm＞2的要求，因此保护装置动作灵敏，可有效的保护整流变压器组。除非当两台整流变压器内部同时发生同相序同类型故障，或二次侧同时发生故障时，流入电流差动继电器KD的不平衡电流基本为零。在这种情况下，电流差动继电器KD不能动作，不能保护变压器。但这2种情况发生的几率很小，可以忽略。
有些整流变压器组，2台整流变压器一次侧电流没有相位差，则不需进行上述二次电流相位补偿。对有些微机差动保护装置，可视保护装置要求确定是否进行上述二次电流相位补偿。
本实施例中，采用不同的电流差动继电器，整流变压器组横联差动保护继电器的整定方法不同，具体方法可按现有技术进行整定，但可按以下2个原则整定：
1、躲过变压器的正常运行时的不平衡电流；
2、躲过电流互感器二次回路断线时不平衡电流。
Claims (4)
1.一种整流变压器组横联差动电流保护方法，它包括采用调压整流机组内二台容量相同、一次侧并联、并且两台的一次侧电流相位相差30°的整流变压器对铝电解系列进行直流供电，其特征在于：在二台整流变压器的一次绕组分别设有电流互感器，并对电流互感器的二次电流进行相位补偿，使电流互感器的二次侧得到大小相同、相位一致的二次电流，其对电流互感器的二次电流进行相位补偿的方法是将连接在相位超前的整流变压器一次绕组上的电流互感器的一次侧线圈按星形连接方式进行连接，将连接在相位滞后的整流变压器一次绕组上的电流互感器的一次侧线圈按三角形连接方式进行连接，这样即可得到大小相同、相位一致的电流互感器二次电流，将两台整流变压器上电流互感器的二次电流输入到电流差动继电器，电流差动继电器得到的不平衡电流接近零，当整流变压器故障时，有不平衡的二次电流流入电流差动继电器后，电流差动继电器动作于断路器跳闸。
2.根据权利要求1所述的整流变压器组横联差动电流保护方法，其特征在于：设置在相位超前的整流变压器一次绕组的电流互感器的变比为K-＝IN∶5，设置在相位滞后的整流变压器一次绕组的电流互感器的变比为K+＝√3*IN∶5，其中IN为电流互感器的额定电流。
3.一种如权利要求1所述的整流变压器组横联差动电流保护装置，它包括二台整流变压器(Y-)和(Y+)的一次绕组，其特征在于：整流变压器(Y-)的一次绕组旁设有电流互感器(TA1)，整流变压器(Y+)的一次绕组旁设有电流互感器(TA2)，电流互感器(TA1)和(TA2)的二次电流端连接至一个电流差动继电器(KD)，电流差动继电器(KD)连接断路器(QF)。
4.根据权利要求3所述的整流变压器组横联差动电流保护装置，其特征在于：电流互感器(TA1)为星形连接，电流互感器(TA2)为三角连接。
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