變壓器差動保護誤動探討

摘 要:本文分析了微機型變壓器差動保護動作的原因，探討了事件成因以及如何來進行保護等等。提出了設備改造后的發電廠以及變電站的變壓器差動保護誤動的對策。

關鍵詞:變壓器 差動保護誤動 對策

中圖分類號:TM4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0062-02

引言

電力變壓器是電力系統的那個中很重要是設備，它的主要作用就是電壓變化、電能傳輸和分配，并且提供電力服務，所以，變壓器能否正常運行關系到整個電力系統的安全、優質和經濟運行。作為主設備的微機型差動保護，經常有所改進，但是還是有一些誤動作的操作[1]，這會影響變壓器的正常停運，影響整理電力系統的供電的穩定性，所以對更新改造的發電廠或者是變電站的變壓器差動保護誤動來探討和分析，并且提出防止變壓器差動誤動的對策。變壓器差動保護能夠有效保護變壓器，通過反應被保護變壓器各端流入以及流出電流的差，如果故障是發生在保護區內，差動賄賂中的電流值比整定值要大，差動保護是瞬時動作;如果故障發生在保護區外，主編差動保護就不應該有任何動作。受到變壓器的接線方式以及電流互感器誤差等很多因素的影響，造成了差動賄賂當中產生不平衡電流，不平衡電流當中存在勵磁涌流的話就會導致變壓器差動保護誤動，所以要減少不平衡電流來解決變壓器差動保護的矛盾。

1 變壓器差動保護

在變壓器 差動保護所用電流互感器的選擇的時候，不僅要選擇帶有氣隙的D級別的鐵芯互感器，還要做到增大電流互感器的變化，從而能夠降低短路電流的倍數，這樣可以有效減少勵磁涌流，從而提高差動保護的靈敏度。這對保護區外的故障而導致的主變差動保護誤動很有效果。變壓器的差動保護主要是包括差動速斷保護、二次諧波制動的比率差動保護、比率差動保護，無論是哪種保護，差動電流都是通過變壓器各側電流的向量和，如果故障出現在保護區以外，那么差動電流幾乎是0，如果故障出現在保護區域內，差動電流會增大。比如雙繞組變壓器，如果變壓器有輕微的故障，此時具有很高的靈敏度，如果是比較嚴重的區外故障，此時的制動量比較大，就提高了保護的可靠性[2]。二次諧波制動的區別是勵磁涌流還是故障電流，在變壓器空載投運的時候會有勵磁涌流出現，而且還有二次諧波的分量，為了不讓變壓器誤動，采用諧波制動的原理。二次諧波制動比一般是0.12到0.18之間。差動速斷保護是在比較嚴重的區內故障發生的時候快速跳開變壓器各冊的斷路器，從而切除故障點，保證整個電力系統正常運行。差動速斷的定值是取得變壓器的勵磁涌流和最大運行方式下穿越型故障引起的不平衡電流兩者當中的較大者。

比如:一臺三相三繞組降壓變壓器，容量Se=40.5MVA，電壓110±2×2.5%kV/385±2×2.5%kV/11kV，接線方式:Ydd11-11，變壓器額定電流:213A/608A/2130A;電流互感器接線為D/Y/Y;電流互感器計算變化為368/5、608/5、2130/5;電流互感器選擇變化為400/5、750/5、3000/5;流入差動回路當中的電流為4.6A、4.05A、3.55A;不平衡電流為0A、0.55A、1.05A。主變差動保護采用BCH-2型差動繼電器。(已確定110kV的高壓側為基本側)。主變差動保護部分整定值如下:差動線圈的計算匝數:Wcd.js=6.3匝，實際匝數向下取整，取Wcd.js=6匝;繼電器的實際動作電流:Idz=10A;靈敏度K1m=2.1。

這個變電所曾經發生10kV線路出線處由于外力破壞導致三相金屬性短路，10kV線路電流速斷動作，相繼引起主變差動保護誤動作。產生誤動的原因可能是由于短路墊與保護離得太近，而且還是三相金屬性短路，短路電流很大，當電壓恢復的時候出現了勵磁涌流，從而產生了不平衡電流大于整定電流值而導致了主變差動保護誤動。如果提高保護定值，則靈敏度變小，不能滿足靈敏度的要求。

經過分析以后，認為采用BCH-2型的繼電器有缺陷。對于三相變壓器來說，三相勵磁涌流當中可能會有一相沒有非周期分量[3]，這個時候速飽和變流器會失去作用。如果增大電流互感器的變化，就可以降低短路電流的倍數，減少差動回路當中的不平衡電流，所以能夠有效削弱勵磁涌流以及區外故障所產生的不平衡電流。所以，采用增大電流互感器變化的方法。高壓側、中壓側和低壓側的電流互感器選擇變化分別為:500/5、900/5、4000/5;流入差回路中的電流分別為:3.69A、3.38A、2.66A;不平衡電流分別為:0A、0.31A、1.03A。主變差動保護部分整定值如下:差動線圈的計算匝數:Wcd.js=8.1匝，實際匝數向下取整，取Wcd.js=8匝;繼電器的實際動作電流:Idz=9A;靈敏度K1m=2.44。

通過上面的數據可以得到:電流互感器變比增加后，其二次電流110kV側由4.6A減為3.69A，35kV側由4.05A減為3.38A，10kV側由3.55A減為2.66A;差動回路中的不平衡電流:35kV側由0.55A減為0.31A，10kV側由1.05A減為1.03A;靈敏度由2.1增為2.44。即減少了電流互感器二次回路電流和差動回路中的不平衡電流，提高了保護裝置的靈敏度，使主變差動保護區外發生最嚴重的三相金屬性短路時，電流互感器不致于嚴重過載而使誤差增大，有效地削弱勵磁涌流和區外故障產生的不平衡電流。該所自增大電流互感器變比后，10kV線路再發生類似短路故障時，主變差動保護再未誤動過。

2 變壓器差動保護誤動的原因分析

新建發電廠以及變電站變壓器差動保護誤動原因分析新建變電站的變壓器差動保護誤動作，在變壓器差動保護誤動作當中有很大的比例，但是這種誤動作一般在變壓器投運帶負荷運行的72小時就可以發現。

整定值不合理會造成變壓器差動保護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。計算保護定值的木門，尤其是非電力系統的定值的計算部門，都是根基運行的經驗，將差動速斷定值取為5Ie到6Ie之間。這樣的話，就會造成變壓器在空載合閘的時候斷路器出現誤跳的情況發生。一般差動電流是在額定情況下得到的，但是由于電流互感器變化和計算誤差的影響會導致變壓器運行的時候形成了差電流，導致了比率差動保護的誤動。微機保護想實現高壓側和低壓側電流相角的轉移用軟件來完成，無論是高壓側采用Y型接線或者是△型接線，都能夠得到正確的數值，這比傳統的繼電保護來比較更加靈活和方便，但是同時也會導致現場的差動保護誤動作。

要實現差動電流的計算讓軟件來完成，無論是采用加算法還是減算法都能夠得到差動電流。電流互感器有極性，變壓器差動回路電流互感器的同名端指向母線側還是變壓器，會對差動電流的計算結果的正確性帶來影響。電力系統正常的相序是正序。如果變壓器任意一側的電流互感器出現了相序接錯的情況，就會有差電流產生，導致變壓器差動保護誤動。差動保護的二次回路接地的時候，必須通過一點可靠接于接地網，因為一個發電廠或者是變電站的接地網各個點并不是絕對的等電位，在不同點之間有電位差，如果發生了區外的短路故障，就會有電流流入接地網，會產生較大的電位差。倘若差動保護的二次電流回路在接地網的不同點接地，接地網 中的就會有電位差，產生的電流會流入保護二次回路。高壓側和低壓側的斷路器操作回路存在寄生現象也會導致誤動作。

發電廠或者是變電站變壓器運行過程當中差動保護誤動作的原因主要有:P類電流互感器的暫態飽和特性導致差動保護誤動作。電流互感器的飽和實際就是鐵芯中的磁通達到飽和，電流互感器分為P和TP兩大類。P類電流互感器要求在穩態情況下不飽和，而TP類電流互感器則要求在穩態和暫態的情況下都不飽和。當采用P類電流互感器時，當外部存在故障，外部故障切除瞬間，外部存在間歇性的短路情況等，均容易導致變壓器差動保護誤動作。從國內多起變壓器差動保護誤動作的實例，也得到進一步證明[4]。變壓器低壓側真空斷路器絕緣性能不良時，會導致差動保護誤動作。

3 防止變壓器差動保護誤動作的對策

要嚴格按照國家規定的相關標準來執行，每個流程都要把好關，尤其是變壓器在初次投運的時候，一定要帶符合查看差電流，根據現場符合的情況來對定值進行調整。由于勵磁涌流是造成變壓器差動保護誤動作的，可以采用調整差動保護啟動門檻定值和調整差動保護二次諧波制動系數定值[5]。對于P類的電流互感器的暫態飽和特性造成變壓器差動保護誤動作，可以采用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飽和的電流互感器;提高微機繼電保護裝置抗飽和的能力，特別是抗暫態飽和的能力。

微機保護裝置的應用越來越廣泛，但是變壓器住保護的誤動有很多方面的原因。我們只有在安裝以及調試過程當中把所有環節都做仔細，按照有關對定來把關，積極采取各種措施，提高變壓器差動保護的可靠性。

參考文獻

[1]劉志超，陳宏鐘，張偉，承文新.基于專家系統的變電站電壓無功控制裝置[J].電力系統自動化，2003(2).

[2]郝治國，趙學文，張保會.變電站變壓器經濟運行實時監控系統[J].繼電器， 2002(1).

[3]王磊，黃純，郭上華，曹國劍.基于模糊控制理論的變電站電壓無功綜合控制裝置的設計[J].繼電器，2003(8).

[4]王志凱.變電站電壓/無功綜合控制的研究及有載調壓監控系統的研制[D].福州大學，2002.

[5]董建華，潘英吉，連虎.現行電價與變壓器經濟運行分析[J]東北電力大學學報(自然科學版)，2008(2).