牽引變電所差動保護動作缺陷的探討

摘要：眾所周知，差動保護是牽引變電所中主保護之一，也是牽引變電所保護主變壓器中的最重要的保護，差動保護動作將直接引起主斷路器跳閘，影響正常的供電和列車運行，嚴重的將引發鐵路大事故，所以認真分析、探討牽引變電所中差動保護對送電開通及設備的正常運行具有重要意義。

關鍵詞：牽引變電所 主變壓器 差動保護 缺陷查找

發生差動保護動作現象一般有如下原因：變比線圈接錯；極性接反；接線方式錯誤；平衡系數不正確；流互二次側多點接地；整定值未避開以2次諧波為主的勵磁涌流。

要分析牽引變電所中的差動保護，必須明白差動保護動作的原理，差動保護的原理就是比較被保護設備各側電流的相位和數值的大小。如下圖所示：

下面就可能發生差動動作的各種可能進行分析。

1 流互變比線圈接錯

由于變壓器高、低壓側的額定電流不相等及變壓器各側的相位不相同，所以必須選定適當流互的變比及各側相位的補償以保證設備的正常運行。所以在發生差動保護動作時，必須認真查找所接流互線圈的變比是否正確，是否按設計要求的線圈變比進行了接線。如設計要求接600/5的線圈，如接到300/5的線圈上就會有不平衡電流產生，如不平衡電流值超過已輸入的整定值就會發生差動保護動作現象。

2 流互極性接反

流互極性的接線特別重要。按照一般的規定流向主變壓器的電流為正向的。根據基而霍夫原理只要求取矢量和，只要所有的CT所定義的方向均指向所保護設備的方向或全部與之相反即可。如果在CT的接線錯誤時則會導致極性相反，其矢量和達不到設計要求從而出現不平衡電流，導致差動保護動作，發生跳閘現象。

3 接線方式錯誤

由于電力系統中變壓器常采用Y，d11接線方式，因此，變壓器兩側電流的相位差為30°，Y側電流相位滯后△側電流30°，若兩側的電流互感器采用相同的接線方式，則兩側對應相的二次電流也相差30°左右，從而產生很大的不平衡電流。因此如為對相位進行補償，一般對CT二次側的接線方式相反即可，使相位相同，從而達到相位補償的目的。如下圖：

如接線方式錯誤，則不能達到相位相同的目的，致使有不平衡電流產生，只要所產生的電流值超過差動電流制動值就會產生差動動作，發生跳閘現象。

數字式變壓器差動保護的CT回路，對任意接線組別的變壓器都可以采用全星形連接，其相位補償可以由保護內部的軟件來實現，而無須像傳統的差動保護那樣依靠CT接線方式的選擇進行外部的“相位補償”。

4 流互二次側有多點接地

如果流互二次側有多點接地現象，則會有差動誤動現象發生。

原因如下：如果出現開關端子箱與保護屏后兩點接地，當開關場內或者附近發生雷擊或接地故障時，由于接地網有一定電阻，會使兩接地點之間產生較大電壓差，這個電壓差作用在電流互感器二次側及保護設備二次回路，并在二次回路形成電流，產生差流使差動保護誤動！而單點接地由于構不成回路，所以不會有電流，則不會生產差動動作誤動。所以流互二次側的接地只在保護盤側只做一點為宜。

5 平衡系數未輸入或輸入不正確

以變壓器差動為例：

CT二次星形接入保護裝置，裝置為Y→D軟件轉換。

以高壓側為基準，低壓側的平衡系數計算公式為：

平衡系數= K*（低壓側額定電壓/高壓側額定電壓）*（低壓側CT變比/高壓側CT變比）

上式中的K（若低壓側的主變一次繞組）為Y接法，K=1；為D接法則K=1.732。

可以通過此公式對平衡系數進行校驗，并檢查保護裝置是否輸入了平衡系數或平衡系數是否正確。

6 勵磁涌流導致差動保護動作

產生勵磁涌流的原因是因為在穩態的情況下鐵心中的磁通應滯后于外加電壓90°，在電壓瞬時值u=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應為-Φm。但由于鐵心中的磁通不能突變，因此將出現一個非周期分量的磁通+Φm，如果考慮剩磁Φr，這樣經過半過周期后鐵心中的磁通將達到2Φm+Φr，此時變壓器鐵芯將嚴重飽和，此時變壓器的勵磁電流的數值將變得很大，達到額定電流的6～8倍，形成勵磁涌流。如采用校正或補償的措施不當或未輸入整定值，則容易導致差動保護動作。

7 結束語

通過對牽引變電所主變壓器差動保護各種情況的分析，可以使我們在發生差動保護動作時快速的查找故障，消除由于故障所帶來的影響，縮短影響時間，確保行車安全，將影響減小到最小。

參考文獻：

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