變壓器差動保護配置介紹

林佳 劉燕青 陸遠驥

(上海市電力公司檢修公司,上海 201204)

變壓器差動保護配置介紹

林佳 劉燕青 陸遠驥

(上海市電力公司檢修公司,上海 201204)

本文介紹了RADHA高阻抗保護的不穩定性,提出主變改造工程的必要性,著重介紹RCS-978C和CSC-326C以及以及SEL-387等現主流主變差動保護的原理及現場校驗過程的注意事項,并就非區內故障時的不平衡電流的產生因素及新保護是如何考慮解決的作了介紹

主變保護 RADHA RCS-978C CSC-326C SEL-387 不平衡電流 校驗方法

1 引言

變壓器作為變電站內主設備，其重要地位不言而喻，其容量大，造價高，在電網中的作用更是舉足輕重。為了保證電網的安全運行，主變保護要求配置兩套不同的主保護，采用強化主保護，簡化后備保護的原則進行保護配置。差動保護是目前應用較為廣泛的變壓器主保護，因此其動作的正確性就顯得尤為重要。高阻抗差動保護是主變差動保護中的一種，但其對流變的要求極高，容易發生主變保護誤動事故。

2 改造的必要性

高阻抗差動保護RADHA的不穩定性。RADHA高阻抗差動保護是一種電壓型主變差動保護，是引入主變高壓、中壓及公共繞組電流的分側差動。這種保護對各側流變的特性(勵磁特性等)要求極高。曾經出現過區外故障時該差動保護誤動的情況。后經分析，原因是主變公共繞組流變與500kV側和220kV側流變特性相差較大，在近端故障短路電流較大時將產生差流，從而導致高阻抗差動保護誤動。由于RADHA回路中的CT勵磁特性的不一致和差動回路中CT的固有匝比差，在正常運行時已經存在一定的差流和不平衡電壓，在短路時，由于短路電流較大，CT回路的電阻也較大，如再考慮非周期分量和其它暫態的影響，則會造成外部穿越故障時在差回路中產生較大的不平衡量，大于RADHA整定值，從而引起誤動。在流變變比誤差較小的情況下，可通過調整RADHA差動回路可變電阻的串并聯阻值來提高差動保護的整定值，從而防止誤動。但是對于電壓整定，由于區內故障不平衡電壓有效值并不比區外故障大很多，故障電流再大也僅幾百伏，因此電壓定值不宜提高太多，電壓提高太多會導致拒動。同時對于電流整定，需要兼顧電壓，注意繼電器阻抗的變化，電壓不變加大電流即是減小阻抗，繼電器阻抗減小后區內故障流變線性時間將延長，因此阻抗減小不平衡電壓反而會增加；而區外故障由變比誤差產生的不平衡電壓將減小，因此提高電壓的同時應同時提高電流，并使電流提高的倍數超過電壓。需要注意的是，阻抗減的太小就不再是高阻抗差動，抵御流變暫態飽和的能力會大幅下降，如果大幅調高電流減小阻抗，保護因變比誤差誤動概率是降低了，但因流變暫態飽和而誤動的概率卻增加了。所以定值提高不宜太多，電壓提高太多會導致拒動，電流提高太多會增加流變暫態飽和誤動的可能性。而改造后的差動保護由于采用微機保護，對流變的變比誤差可以通過裝置內部計算的平衡系數來彌補，并且在變壓器區外故障時具有自動識別流變飽和防誤動的功能，所以作為主保護來說穩定性得以大大提高。

3 改造后的變壓器保護裝置

改造后的變壓器電氣量保護裝置由RCS-978C和CSC-326C或者SEL387等組成，以及非電氣量保護由裝置實現。由于變壓器后備保護與以前的微機保護沒有很大區別，原理都一樣，本文就不再加以分析。下面將分別介紹這些裝置的主保護功能。

3.1 非電氣量保護

非電氣量保護能有效地反映變壓器內部的故障，是對主變電氣量保護的一種重要補充。

3.2 變壓器差動保護

差動保護是通過比較被保護元件各側的電氣量，來判斷被保護元件是否發生在故障范圍內。根據基爾霍夫定律，正常情況下，保護范圍內流入與流出的電流應該相等(變壓器應該歸算到同側)，但當保護范圍內發生故障時，其流入與流出的電流就不再相等了，即產生了不平衡電流，差動保護就是根據這個不平衡電流的大小而動作的。由于差動保護具有很高的動作選擇性和靈敏度，因此，被廣泛用于保護容量大、電壓等級高的變壓器，并成為變壓器保護中的主保護。

4 影響主變差動保護的因素及解決方法

4.1 勵磁涌流閉鎖判據

由于勵磁涌流的存在，人們不得不尋找一種方法去消除勵磁涌流的影響，使勵磁涌流出現時變壓器差動保護不誤動。這個方法是從勵磁涌流的本身特性入手的。人們發現，勵磁涌流具有以下特點:

(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時間軸的一側；

(2)包含有大量的高次諧波分量，并以二次諧波為主；

(3)勵磁涌流波形出現間斷。

4.2 過勵磁電流閉鎖判據

變壓器過勵磁會在穩態情況下產生不平衡電流。當增加時，工作磁通B增加，使變壓器勵磁電流增加，從而產生不平衡電流引起差動保護誤動。根據過勵磁電流的性質，與其他保護一樣。

4.3 TA斷線檢測

流變回路的異常對主變差動保護的影響是顯而易見的，負荷大時甚至會引起差動保護誤動。當RCS-978C和CSC-326C檢測到TA斷線告警時可以根據TA斷線閉鎖差動控制字來決定是否閉鎖差動保護。

5 計算方法

(1)變壓器差動保護的校驗方法。變壓器差動保護的校驗簡單來說就是通入電流來驗證前文所述的兩個判據是否正確，一個是比率制動曲線，一個是高值。(2)校驗方法的探討。校驗比率制動曲線時，一種常規的思路是模擬實際運行情況，即從兩側通入與實際運行狀況相位相同的三相電流。(3)校驗前的計算。主變差動保護由于采用比率制動，在整定書上并沒有直接的整定值。這就要求我們在進行校驗工作之前，將比率制動曲線轉化為通入的電流值，即計算出實際校驗時需要通入的電流大小。

6 結語

主變差動保護作為變壓器的主保護，由于主變本身的特點，如三側電流互感器勵磁特性不完全相同，勵磁涌流及過勵磁的影響等，主變差動保護不像在線路差動保護運用得那樣簡單可靠，它的穩定性一直是繼電保護工作者研究的一個熱點，與此同時后備保護中，復合電壓過流保護和其他保護配合，實現變壓器范圍內大電流故障的后備保護。過負荷保護實現了過負荷預警的作用，提醒運行調度人員及時改變運行方式，保證主變的安全可靠運行。之前作為主變主保護的RADHA高阻抗差動保護，由于自身保護設計的局限性，保護穩定性受到大大影響。現在上海檢修公司已逐步對500kV主變保護進行更換改造，新的微機保護RCS-978C和CSC-326C居多，在保護設計原理上，無論是考慮主變的保護范圍，還是對于主變不平衡電流影響的解決方法上，都有著各自的特點，同時，遵循國網“六統一”設計要求，回路更加清晰可靠。對于主變保護的這個永恒的值得研究的話題，隨著繼電保護工作的不斷研究探索，相信主變保護一定會越來越穩定，越來越穩定可靠。