提高主變送電差動保護極性校核一次性成功率的建議

左鵬 向霞

摘 要：變壓器是變電站重要的輸變電設備，其運行情況直接關系到本身的安危和系統的穩定。變壓器差動保護作為變壓器的主保護，其正確投入可以提高變壓器保護的可靠性和安全運行水平。優化運用極性校核方法，提高變壓器差動保護極性校核一次性成功率，不僅可以降低調度、運維人員在調度指令、倒閘操作環節出錯的幾率，還能夠避免因頻繁的改變電網正常運行方式帶來的系統波動和運行風險，對降低運維人員倒閘操作的強度和降低電網運行風險具有積極的效益。

關鍵詞：變壓器；差動保護；極性；校核；成功率

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0108-02

1 差動保護簡介及極性校驗的必要性

差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工作或區外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差動繼電器動作。

差動保護作為變壓器的主保護，是通過比較變壓器高低壓側電流的差流值而動作，其對電流互感器的極性有著嚴格的配置要求。若電流互感器的極性配置錯誤將造成差動保護裝置誤動或拒動。若拒動將造成越級跳閘或導致變壓器燒毀事故發生，誤動將會對電網造成巨大危害，甚至會導致局部電網崩潰的嚴重后果。因此，對新投運、大修、更換差動保護裝置的變壓器在投入運行之前必須要進行電流互感器二次接線檢查，對其極性進行校驗，確保正確后才能投入使用，并作為送電投運前的重要環節來驗收。

2 差動保護極性校核方法

有關文獻提出幾種在實際生產中得到應用的可行的校核極性方法，有一次通流校核主變差動保護極性、帶負荷校核主變差動保護極性、利用變壓器環流校核差動保護極性等。

2.1 一次通流校核主變差動保護極性

一次通流校核主變差動保護極性也可稱為外施電源法。其原理是將人為的施加一次電流，模擬電流從高壓側流入，低壓側流出的能量流轉方式，校核差動保護極性，在實際應用中也有低壓側三相短接和高低壓側同名相短接等不同方式。該方法操作及使用條件簡單，但受外施電源容量限制，通入電流較小，不能全面檢查電流互感器特性及二次回路接線中可能存在的問題，需在主變投運送電時進行進一步的極性校核。

2.2 帶負荷校核主變差動保護極性

帶負荷校核主變差動保護極性是最常規有效的校核方法。不管差動保護電流回路在投運前經過多少道工序檢查，都要通過帶負荷測試才能最終驗證其正確性。在實現途徑上根據所帶負荷的不同，可分為容性負載和感性負載，前者主要通過投退電容器，后者則需改變電網系統運行方式。由于投運之前的測試大都是在各側分別進行，不能直接比較各側電流之間的相位關系，所以在帶負荷測試時會發現各種接線錯誤，需將變壓器停下來進行電流互感器二次接線整改，然后再將變壓器帶上負荷重新進行帶負荷測試，直至最終測試正確。在整個過程中需要進行大量的倒閘操作，以滿足測試和電流互感器二次接線整改的需求。

2.3 利用變壓器環流校核差動保護極性

利用變壓器環流校核差動保護極性使用于新建變電站有2臺及以上變壓器在無負荷或負荷不滿足測試要求（二次側電流大于20 mA），如三圈變壓器高低壓側可通過電容器作為負荷進行校驗，但中壓側出線一般無負荷，此時可利用變壓器差壓環流進行試驗，通過調節變壓器檔位差產生循環電流的方法進行測試。一般變壓器并列運行的前提條件要求變比相同、連接組別相同及短路阻抗和阻抗角相同，除嚴格要求變壓器連接組別相同外，其它兩個條件允許稍有變化。利用變壓器環流校核差動保護極性就是在變壓器變比不同時并列運行產生環流進行測試。

上述方法各有優點及其應用條件，但單一的運用其中一種方法并不足以提高變壓器極性校驗一次性成功的概率，對減輕運維人員倒閘操作的強度和減低電網因改變運行方式的風險。如何優化運用上述方法，提高變壓器極性校驗一次性成功率？

3 提高差動保護極性一次性成功率的建議

一般變壓器保護極性的校驗流程是運維人員依據調度指令，退出待校核變壓器的差動保護，同時改變電網運行方式，使其帶負荷運行，由繼保人員進行檢查試驗，判斷保護極性是否正確，在校核過程中發現差動保護極性不對，則需要再次改變運行方式和設備運行狀態，具備讓檢修人員調整電流互感器二次接線的條件，待檢修人員調整接線后，需再次校核直至正確，整個過程漫長繁復，不僅增加了運維人員倒閘操作的強度，提高了運行方式變更引起的電網安全經濟運行的風險。以一臺兩圈主變送電為例，其需要加用非電量和電氣保護，經過三次沖擊試驗等等，整個流程最少需要1 h，在本體沖擊送電后，一般需退出主變的差動保護，進行帶負荷極性校驗，如若極性正確，在2～3 h內基本可以完成整個沖擊送電工作，一旦極性校核不正確，則需依據調度指令改變電網運行方式，改變設備運行狀態，對電流互感器二次接線進行調整，這樣一次沖擊送電一般也會耗時8 h以上，影響了設備投運進度，增加了運維人員的倒閘操作次數，也增加了調度指令和執行過程中出現錯誤的幾率。

優化運用極性校核方法，將大大的提高變壓器保護極性校驗的一次性成功率。帶負荷校核主變差動保護極性和利用變壓器環流校核差動保護極性其基本原理相同，都是變壓器送電通過帶負荷或產生差流，都要求變壓器在投運過程中進行校核。而一次通流校核主變差動保護極性方法的操作使用條件簡單，可以在變壓器投運之前進行校核，此方法不論是新建或擴建變電站，都能在施工調試階段進行對變壓器進行診斷性校核，對間隔系統的極性初判，在發現變壓器極性不對時，能及時調整電流互感器的二次接線，對保證施工進度，確保變壓器順利送電有很大的促進作用。但只使用該方法校核變壓器的差動保護極性結果并不能保證完全正確，由于該方法使用的是外施電源，受電源容量限制，通入電流較小，不能全面檢查電流互感器特性及二次回路接線中可能存在的問題，因此在變壓器送電運行后，還應通過帶負荷或利用變壓器環流校核差動保護極性進一步來驗證變壓器差動保護極性的正確性。因此，作為設備的運行維護管理者，應要求施工方在施工調試階段就進行主變差動保護極性的診斷性校驗，并將診斷性試驗報告作為施工資料與送電投運階段保護極性復核試驗報告一并移交運維管理方存檔。

優化運用極性校核方法，提高變壓器差動保護極性校核一次性成功率，不僅可以降低調度、運維人員在調度指令、倒閘操作環節出錯的幾率，還能夠避免因頻繁的改變電網正常運行方式帶來的系統波動和運行風險，對降低運維人員倒閘操作的強度和降低電網運行風險具有積極的意義。

4 結 語

變壓器是電網運行的主要一次設備，變壓器差動保護又是變壓器的主保護，其正確投入可以提高變壓器保護的可靠性和安全運行水平。提高變壓器投運時差動保護極性一次性成功的概率，極大地減輕了運維人員倒閘操作的工作量和操作風險，同時對維護電網的安全經濟穩定運性也有積極的作用。

參考文獻：

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