当有外部故障引起的穿越电流流过被保护设备时,有很多原因使电流互感器(TA)副边电流产生误差。设两侧TA副边误差百分比分别记为eⅠ和eⅡ,并用D和R分别表示不含误差的差动电流和制动电流,故障分量原理的差动电流和制动电流可表示为:
正常运行时, 及将其代入式(7),则有ΔId=0和ΔIr=0。
外部故障时,考虑最严重情形,有eⅡ=-eⅠ=emax,eⅡL=-eⅠL=eL,代入式(7),并考虑外部制动要求,应满足:
当外部严重故障时,此时若忽略式(8)中与 有关的项,就得到式(9)。请注意,对于同样的外部故障条件和K值,故障分量原理差动保护总要比传统差动保护的制动量略小一些。例如按照10%误差,对于传统保护方案,由式(9)可确定K=0.1;对于故障分量比率差动保护方案,若近似假设eL=0.01以及 ,由式(8)则要求emax-0.005≤0.05,即若emax≥0.055就会误动(当然,通常这种情况下emax不大可能达到5.5%)。根据前面的分析,故障分量原理的比率差动保护的一个重要特点是,即使K值取得较大(但K<1),也不会对灵敏度产生不利影响。因此K值应适当取大一些,只要满足变压器仅一侧投入系统,且发生内部故障时能可靠动作即可。
故障分量差动保护的动作判据
构成一个完整的差动保护往往还需要用到一些辅助判据,如差流速断判据、TA断线闭锁判据、变压器保护中的励磁涌流制动判据和低电压加速判据等,这里仅就主判据作讨论。
两侧电流相量构成的比率制动判据
实现保护应先计算被保护设备两侧故障分量的基波相量,然后再构成比率制动特性动作判据。采用故障分量原理仍然需要设置一个差流故障分量门坎值ΔId.min,并与从原点出发的比率制动特性相结合,形成折线制动特性。根据第1节的分析,故障分量差动保护可选用较大的K值而不会降低灵敏度,故只需要一段斜线特性就够了,如图2所示。在正常运行条件下,差动电流ΔId中已消去了TA等因素引起的稳态误差的影响,故ΔId.min可以整定得更小一些,这对于提高保护对内部轻微故障的灵敏度非常有益。