提高變壓器縱差保護可靠性方法研究

本文從導致變壓器縱差保護誤動的原因入手，針對性的提出相應的解決方案，并在實踐中檢驗了方案的可行性，確保了變壓器縱差保護功能的穩定與可靠性。

【關鍵詞】變壓器縱差保護 誤動原因 解決方案

供電系統穩定運行和經濟性受變壓器故障這一因素的影響較大，繼電保護裝置可以有效的降低故障率，但同時會存在縱差保護誤動現象，于運行不利。本文主要剖析了導致誤動的主要因素，并提出相應的解決措施。

1 實現變壓器縱差保護的疑難剖析

與正常運行的變壓器相比，故障以及之后的極短時間內，輸入輸出的電流變化很大。基于此提出實現縱差保護需要解決的問題如下：

1.1 變壓器兩側電流的變化

當傳輸功率損耗不計時，變壓器輸入輸出端功率相同，變壓后兩側電流大小不同。另外，接線組別為YN，d11時，會出現30°的相位角偏移，相位和大小的差異決定了出入側電流之和∑I較大。

1.2 穩態不平衡電流大

第一，電源側激磁電流會導致縱差保護中不平衡電流的出現；第二，改變分接頭以滿足系統運行方式及負荷變化時，變壓器兩側電流差值的改變增大了電流不平衡度；第三，變壓器兩側TA的變比不同，也增大了差動保護中的不平衡電流。

1.3 暫態不平衡電流大

（1）兩側差動TA包括變比在內的各項參數不同：由各側TA終端引至保護盤TA的電纜引起的二次負載差距較大。不同型號差動TA暫態特性不同；差動TA二次負載大小的不同使得各回路呈現不同的暫態特征，從而可能在縱差保護中產生很大的不平衡電流。

（2）空投變壓器的勵磁涌流：空投變壓器時產生的勵磁涌流的大小，與變壓器結構有關，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關，與合閘角有關。合閘角α=0，剩磁ΦS=0.9Φm時，在合閘后的極短時間內，通過變壓器鐵芯中的綜合磁通量的變化曲線為右圖所示的曲線Φ。

由圖1可以看出：當初始合閘角等于0°、變壓器鐵芯中的剩余磁通ΦS=0.9Φm時，鐵芯中的最大磁通達2.9Φm，從而使通過鐵芯的電流過度飽和，勵磁電流的增量十分巨大，這種現象就是通常所說的涌流，或勵磁涌流。

2 變壓器差動保護誤動作原因分析及解決措施

2.1 錯誤的整定值選擇

包括錯誤的差動速斷定值以及二次諧波制動的比率差動定值。差動速斷的定值選取原則是避開能夠導致涌流現象發生的電流與滿負荷情況下的不平衡電流，取兩者中較大者作為定值。通常定值的大小選取為（5～6）Ie，該值的選取是由非電力系統的定值部門利用實踐經驗確定，而非由電力系統相關計算部門得到，兩者的錯節容易導致在空載合閘工況時，保護出現錯誤動作。額定情況下可計算得到差動電流和制動電流，但現場變壓器為非額定工況運行，在系數、誤差以及互感器變比的影響下會導致差電流的形成，導致比率差動保護誤動作。另外，對于變壓器差動保護來說，如果錯誤的選擇二次電流互感器（TA）接線方式整定值，將會導致高壓側相位角無法轉移，造成高低壓兩側電流的不平衡，致使差動保護誤動。

2.2 正常運行時差動保護誤動原因分析

（1）TA二次回路連線接觸不良或短時開路。

（2）TA二次回路中由于一相接觸不良而產生電弧，該電弧的產生將會導致三相之間短路或者接地。

（3）TA二次電纜芯線（相線）外層絕緣保護失效，導致變壓器組正常工作發生短路故障。

（4）差動TA二次回路多點接地，接地點距離較遠導致兩兩之間地電位相差太大。

2.3 區外故障切除后暫態電流導致的誤動

區外故障被切除時，變壓器電流在極短時間內由極大降低到額定值以下。在此期間表現出的暫態特征為極短時間內差動TA電流發生相位的變化，該特征主要由電流自由分量導致。兩側差動TA的電流之差的大小與暫態特征持續的時間的長短與暫態特性的差異有關。當差動元件拐點電流整定值超過差動元件中的小電流值時，差動元件缺少激勵從而無法完成制動等動作。此時，若初始動作電流定值偏小，保護容易誤動。

2.4 區外故障時的誤動

區外故障時TA誤動的情況有兩種，一種是近區故障，另一種是遠區故障。第一種情況下誤動多因TA一側飽和，差動保護存在較大電流差；遠區故障誤動多是由本文2.1所述，多種原因導致的不合理整定值以及其他諸多因素所致。

2.5 防止變壓器縱差保護誤動采取的措施

（1）嚴防TA二次回路接觸不良或開路。

（2）嚴格執行反措要求。

（3）確保差動TA二次電纜絕緣的有效性。

（4）縱差保護用TA的選擇。

（5）合理的整定值。

3 結論

本文通過對這些故障原因的分析，提出了影響變壓器縱差保護運行可靠性的原因，并針對不同的原因提出了與之對應的解決方案。經實踐驗證，本文提出的解決方案可有效提高縱差保護可靠性，降低變壓器縱差動保護誤動引發的機組非正常停機事故發生概率。

參考文獻

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[2]李玉海，陳雪峰，李鵬.電力主設備繼電保護的理論實踐及運行案例[M].北京：中國水利水電出版社，2009：63-74.

作者簡介

高偉（1978-），男，黑龍江齊齊哈爾市人。現為黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司工程師。研究方向為電力系統自動化。

作者單位

黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司 黑龍江齊齊哈爾市 161000endprint