變壓器差動保護(hù)誤動原因探析對策

楊智明 孟翠霞

（張家口供電公司，河北 張家口 075000）

電力變壓器的正常運(yùn)行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。作為主設(shè)備主保護(hù)的微機(jī)型縱聯(lián)差動（簡稱縱差或差動）保護(hù)，雖然經(jīng)過不斷的改進(jìn)，但是還存在一些誤動作的情況，這將造成變壓器的非正常停運(yùn)，影響電力系統(tǒng)的發(fā)供電，甚至是造成系統(tǒng)振蕩，影響電力系統(tǒng)發(fā)供電的穩(wěn)定運(yùn)行。因此對新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的變壓器差動保護(hù)誤動原因進(jìn)行分析，并提出防止變壓器差動誤動的對策是非常必要的。

一、變壓器差動保護(hù)

變壓器差動保護(hù)一般包括：差動速斷保護(hù)、比率差動保護(hù)、二次(五次)諧波制動的比率差動保護(hù)。現(xiàn)以雙繞組變壓器為例進(jìn)行說明。

（一）比率差動保護(hù)的動作特性

當(dāng)變壓器輕微故障時，例如匝間短路的圈數(shù)很少時，不帶制動量，使保護(hù)在變壓器輕微故障時具有較高的靈敏度。而在較嚴(yán)重的區(qū)外故障時，有較大的制動量，提高保護(hù)的可靠性。

二次諧波制動主要區(qū)別是故障電流還是勵磁涌流，因?yàn)樽儔浩骺蛰d投運(yùn)時會產(chǎn)生比較大的勵磁涌流，并伴隨有二次諧波分量，為了使變壓器不誤動，采用諧波制動原理。通過判斷二次諧波分量，是否達(dá)到設(shè)定值來確定是變壓器故障還是變壓器空載投運(yùn)，從而決定比率差動保護(hù)是否動作。

（二）差動速斷保護(hù)的作用

差動速斷保護(hù)是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開變壓器各側(cè)斷路器，切除故障點(diǎn)。差動速斷的定值是按躲過變壓器的勵磁涌流，和最大運(yùn)行方式下穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。定值一般取(4～14)Ie。

二、變壓器差動保護(hù)誤動作原因分析

根據(jù)變壓器差動保護(hù)誤動作可能性的大小，大致分為新建發(fā)電廠和變電站、運(yùn)行中發(fā)電廠和變電站、設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站三個方面進(jìn)行說明。

（一）新建發(fā)電廠和變電站變壓器差動保護(hù)誤動作原因分析

1.整定值不合理造成變壓器差動保護(hù)誤動作

差動速斷定值和二次諧波制動的比率差動定值選擇不正確造成誤動作。差動速斷是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開變壓器各側(cè)的斷路器，切除故障點(diǎn)。對于保護(hù)定值的計(jì)算部門，特別是非電力系統(tǒng)的定值計(jì)算部門，往往根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將差動速斷定值取為（5～6）Ie。這樣，就會造成變壓器在空載合閘時斷路器出現(xiàn)誤跳。比率差動是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時，保護(hù)不帶制動量動作跳開各側(cè)的斷路器，使保護(hù)在變壓器輕微故障時具有較高的靈敏度；而在區(qū)外故障時，通過一定的比率進(jìn)行制動，提高保護(hù)的可靠性；同時利用變壓器空載合閘時，產(chǎn)生的二次諧波量來區(qū)別是故障電流還是勵磁涌流，實(shí)現(xiàn)保護(hù)制動。一般差動電流和制動電流都在額定情況下計(jì)算得到，但現(xiàn)場變壓器卻在一般運(yùn)行方式下，由于電流互感器變比、同時系數(shù)、計(jì)算誤差的影響，就會導(dǎo)致變壓器實(shí)際運(yùn)行時形成一定的差電流，導(dǎo)致比率差動保護(hù)誤動作。二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確造成誤動作。對于微機(jī)保護(hù)來說，實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)電流相角的轉(zhuǎn)移由軟件來完成，不管高壓側(cè)是采用Y型接線還是采用△型接線，都能得到正確的差動電流，和傳統(tǒng)的常規(guī)繼電保護(hù)比較，實(shí)際運(yùn)用更方便、靈活，但也是由于這種靈活性、方便性，往往導(dǎo)致現(xiàn)場的差動保護(hù)誤動作。對于變壓器差動保護(hù)來說，如果二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確，就不能實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)相角的轉(zhuǎn)移，高低壓側(cè)差電流在正常運(yùn)行情況下就不能平衡，從而造成差動保護(hù)誤動作。

2.接線錯誤造成變壓器差動保護(hù)誤動作

電流互感器（TA)極性接反導(dǎo)致誤動作。對于微機(jī)保護(hù)來說，實(shí)現(xiàn)差動電流的計(jì)算由軟件來完成，不管是采用加的算法還是采用減的算法都能得到差動電流。電力系統(tǒng)正常的相序?yàn)檎颍簿褪且訟相為基準(zhǔn)，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果變壓器任意一側(cè)的電流互感器（TA)出現(xiàn)相序接錯的情況，就會形成差電流，導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作。電流互感器（TA)中性線沒有按照一點(diǎn)接地原則接線導(dǎo)致誤動作。差動保護(hù)的二次電流回路接地時，包括各側(cè)電流互感器（TA)的二次電流回路，必須通過一點(diǎn)可靠接于接地網(wǎng)。因?yàn)橐粋€發(fā)電廠和變電站的接地網(wǎng)各點(diǎn)并非絕對等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差，當(dāng)發(fā)生區(qū)外短路故障時，有較大的電流流入接地網(wǎng)，各點(diǎn)之間將會產(chǎn)生較大的電位差。如果差動保護(hù)的二次電流回路在接地網(wǎng)的不同點(diǎn)接地，接地網(wǎng)中的不同接地點(diǎn)間的電位差，產(chǎn)生的電流將會流入保護(hù)二次回路，這一電流將可能增加差動回路中的不平衡電流，使差動保護(hù)誤動作。高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象導(dǎo)致誤動作。對采用兩套獨(dú)立運(yùn)行的雙直流系統(tǒng)的變電站，當(dāng)高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象，亦即兩套直流系統(tǒng)之間存在寄生回路時，容易造成保護(hù)誤動。

（二）發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中差動保護(hù)誤動作原因分析

發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)差動保護(hù)誤動作的也不少見，現(xiàn)就根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾個方面原因：P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。電流互感器（TA)的飽和實(shí)際就是鐵芯中的磁通達(dá)到飽和，電流互感器（TA)分為P和TP兩大類。P類電流互感器（TA)要求在穩(wěn)態(tài)情況下不飽和，而TP類電流互感器（TA)則要求在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的情況下都不飽和。當(dāng)采用P類電流互感器（TA)時，當(dāng)外部存在故障，外部故障切除瞬間，外部存在間歇性的短路情況等，均容易導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作。從國內(nèi)多起變壓器差動保護(hù)誤動作的實(shí)例，也得到進(jìn)一步證明。變壓器低壓側(cè)真空斷路器絕緣性能不良時，會導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。

（三）設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站變壓器差動保護(hù)誤動作原因分析

電流互感器（TA)變比提供不準(zhǔn)確造成差動保護(hù)誤動作。更換電流互感器（TA)后，變壓器各側(cè)電流互感器（TA)不匹配，造成差動保護(hù)誤動作。為使變壓器差動回路選用的電流互感器（TA)，均是能躲過暫態(tài)飽和特性，然而在發(fā)電廠和變電站改造更換電流互感器（TA)的過程中，忽視了這一點(diǎn)，將電流互感器（TA)更換成P類或者同時將兩側(cè)電流互感器（TA)更換為P類的，這樣在外部故障存在時，當(dāng)滿足一定條件時，必然將導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作。

三、防止變壓器差動保護(hù)誤動作的對策

對于新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的那些原因造成的變壓器保護(hù)誤動情況，應(yīng)嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文件或者廠家說明書執(zhí)行，每一個流程均需要嚴(yán)格把關(guān)。特別是變壓器初次投運(yùn)，一定要帶負(fù)荷查看差電流，根據(jù)現(xiàn)場負(fù)荷情況再適當(dāng)調(diào)整定值。由于變壓器的勵磁涌流或和應(yīng)涌流造成變壓器差動保護(hù)誤動作的，可采用調(diào)整差動保護(hù)啟動門檻定值和調(diào)整差動保護(hù)二次諧波制動系數(shù)定值。對于P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性造成變壓器差動保護(hù)誤動作，可采用以下幾點(diǎn)改進(jìn)方法：采用D類、PR類帶氣隙的或者是TPY類的，或者是電流變換器等抗暫態(tài)飽和的電流互感器（TA)；提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置抗飽和的能力，特別是抗暫態(tài)飽和的能力。

變壓器主保護(hù)的誤動原因是多方面的，只要我們在安裝調(diào)試過程中把每一環(huán)節(jié)工作做細(xì)，按照檢驗(yàn)條例和有關(guān)規(guī)程規(guī)定，嚴(yán)把整組試驗(yàn)關(guān)，積極采取相應(yīng)措施，是可以提高變壓器差動保護(hù)的可靠性的，或者完全可以避免變壓器在運(yùn)行中差動保護(hù)的誤動作。

[1]任悅.變壓器主保護(hù)的誤動原因分析[J].中國電力報，2009.10.

[2]章劍.提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置抗飽和的能力[J].電力技術(shù)研究，2008.2.