微機型主變壓器差動保護誤動作原因分析及防范措施

李 英，姚天浩

(1.國網河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054001；2.河北工業大學，天津 300132)

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微機型主變壓器差動保護誤動作原因分析及防范措施

李 英1，姚天浩2

(1.國網河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054001；2.河北工業大學，天津 300132)

介紹微機型主變壓器差動保護，對新建變電站、運行中變電站、改造變電站的微機型主變壓器差動保護誤動作原因進行分析，并提出相關的防范措施。

差動保護；誤動；暫態特性；主變差動保護

在電力系統中，主變壓器是承接電能輸送的主要設備，作為主設備主保護的微機型縱聯差動保護(簡稱“差動保護”)，雖然經過不斷的改進，在“原因不明”誤動作的情況，這將造成主變壓器的非正常停運，影響大面積地區的供電，甚至是造成系統振蕩，對電力系統供電的穩定運行是很不利的。

因此，對新建變電站、運行中變電站、改造變電站的微機型主變壓器差動保護誤動原因進行分析，并提出了防止主變壓器差動誤動的對策。

1 微機型主變壓器差動保護

微機型主變壓器差動保護一般包括：差動速斷保護、比率差動保護、二次(五次)諧波制動的比率差動保護，不管哪種保護功能的差動保護，其差動電流都是通過主變壓器各側電流的向量和得到，在主變壓器正常運行或者保護區外部故障時，該差動電流近似為零，當出現保護區內故障時，該差動電流增大。現以雙繞組變壓器為例進行說明。

圖1 比率差動保護的動作特性

1.1 比率差動保護的動作特性

比率差動保護的動作特性見圖1。比率差動是當變壓器內部出現輕微故障時，例如匝間短路的圈數很少時，保護不帶制動量動作跳開各側的斷路器，使保護在變壓器輕微故障時具有較高的靈敏度；而在較嚴重的區外故障時，有較大的制動量，同時利用變壓器空載合閘時，產生的二次諧波量來區別是故障電流還是勵磁涌流，實現保護制動，提高保護的可靠性。

二次諧波制動主要區別是故障電流還是勵磁涌流，因為主變壓器空載投運時會產生比較大的勵磁涌流，并伴隨有二次諧波分量，為了使主變壓器不誤動，采用諧波制動原理。通過判斷二次諧波分量，是否達到設定值來確定是主變壓器故障還是主變壓器空載投運，從而決定比率差動保護是否動作。二次諧波制動比一般取0.12～0.18。對于有些大型的變壓器，為了增加保護的可靠性，也有采用五次諧波的制動原理。

1.2 差動速斷的作用

差動速斷是在較嚴重的區內故障情況下，快速跳開變壓器各側斷路器，切除故障點。差動速斷的定值是按躲過變壓器的勵磁涌流，和最大運行方式下穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。定值一般取(4～14)Ie。

2 微機型主變壓器差動保護誤動作原因分析

根據微機型主變壓器差動保護誤動作可能性的大小，大致分為新建變電站、運行中變電站、改造變電站3個方面進行說明，這種分類方法并不是絕對相互區別，只是為了便于在分析問題時優先考慮現實問題。

2.1 新建變電站

新建變電站的微機型主變壓器差動保護誤動作，在微機型主變壓器差動保護誤動作中占了較大的比例，但這種情況的誤動作，一般大多在主變壓器投運帶負荷試運行的72 h就會被發現。根據現場經驗，可以總結以下幾方面。

2.1.1 定值不合理

一是差動速斷定值選擇不正確造成誤動作。差動速斷的定值是按躲過變壓器的勵磁涌流和最大運行方式下，穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。定值一般取(4～14)Ie。對于保護定值的計算部門，特別是非電力系統的定值計算部門，往往根據運行經驗，將差動速斷定值取為(5～6)Ie。這樣，就會造成主變在空載合閘時斷路器出現誤跳。

二是二次諧波制動的比率差動定值選擇不正確造成誤動作。一般差動電流和制動電流都在額定情況下計算得到，但現場變壓器卻在一般運行方式下，由于電流互感器變比、同時系數、計算誤差的影響，就會導致變壓器實際運行時形成一定的差電流，導致比率差動保護誤動作。

三是二次TA接線方式整定值選擇不正確造成誤動作。對于微機保護來說，實現高、低壓側電流相角的轉移由軟件來完成，和傳統的常規繼電保護比較，實際運用更方便、靈活，如果二次TA接線方式整定值選擇不正確，就不能實現高壓側相角的轉移，高低壓側差電流在正常運行情況下就不能平衡，從而造成差動保護誤動作。

2.1.2 接線錯誤

a. TA極性接反導致誤動作。對于微機保護來說，實現差動電流的計算由軟件來完成，不管是采用加的算法還是采用減的算法都能得到差動電流。從電磁感應知道，TA有極性，也就是同名端，主變差動回路TA的同名端指向母線側還是指向變壓器，將對差動電流的計算結果正確與否有直接影響。

b. 相序接反導致誤動作。電力系統正常地相序為正序，也就是以U相為基準，V相比U相超前120°，W相比U相滯后120°。如果主變任意一側的TA出現相序接錯的情況，就會形成差電流，導致微機型主變差動保護誤動作。

c. TA中性線沒有按照一點接地原則接線導致誤動作。差動保護的各側TA的二次電流回路接地時，必須通過一點可靠接于接地網。一個變電站的接地網各點并非絕對等電位，在不同點之間有一定的電位差，當發生區外短路故障時，有較大的電流流入接地網，各點之間將會產生較大的電位差，如果差動保護的二次電流回路在接地網的不同點接地，接地網中的不同接地點間的電位差，產生的電流將會流入保護二次回路，這一電流將可能增加差動回路中的不平衡電流，使差動保護誤動作。

d. 高低壓側斷路器操作回路存在寄生現象導致誤動作。對采用兩套獨立運行的雙直流系統的變電站，當高低壓側斷路器操作回路存在寄生現象，亦即兩套直流系統之間存在寄生回路時，容易造成保護誤動。廣東220 kV東湖變電站曾因為該原因，導致連續2次主變壓器保護誤動作事故。

2.2 運行中變電站

運行中的變電站出現微機型主變壓器差動保護誤動作的也不少見，但對于一個變電站來說，這種誤動作情況不是經常性的出現，而是要滿足一定的條件，甚至變電站正常運行是很長時間以后才會出現，現就根據現場經驗，總結以下幾個方面原因。

a. P類TA的暫態飽和特性導致區外故障時差動保護誤動作，出現頻率較高。TA的飽和實際就是鐵芯中的磁通達到飽和。TA分為P和TP兩大類。P類TA要求在穩態情況下不飽和，而TP類TA則要求在穩態和暫態的情況下都不飽和，當采用P類TA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，均容易導致微機型主變差動保護誤動作。

b. 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，出現概率較低。

c. 微機保護裝置運行時間長測量元器件老化，會導致差動保護誤動作，出現概率較低。

2.3 改造變電站

a. TA變比提供不準確造成差動保護誤動作。微機保護裝置實際變比差異可通過計算進行平衡，因此微機裝置輸入變比一定要和實際變比一致，造成差動保護誤動作。

b. 更換TA后，主變各側TA不匹配，相同工況下傳變電流誤差不同以及外部故障時飽和特性不一致，造成差動保護誤動作。

為使主變壓器差動回路選用的TA，均是能躲過暫態飽和特性，然而在變電站改造更換TA的過程中，忽視了這一點，將TA更換成P類或者同時將兩側TA更換為P類的，這樣在外部故障存在時，當滿足一定條件時，必然將導致主變差動保護誤動作。

3 微機型主變壓器差動保護誤動作防范措施

3.1 新建和改造變電站

對于新建變電站和改造變電站的那些原因造成的主變保護誤動情況，應嚴格按照國家相關標準、文件、現場設備的實際型號和應用情況、廠家說明書執行，不斷加大理論培訓，提高施工人員業務素質，做到以下幾點：

a. 確保主變各側TA極性一致，均指向主變，從而消除極性錯誤導致主變差動保護誤動的可能。

b. 施工過程中嚴格把關，確保一次、二次接線相序正確無誤，二次回路一點接地，斷路器控制回路無寄生回路，消除人為接線錯誤導致主變差動保護誤動的可能。

c. 根據現場實際合理整定計算主變差動保護相關定值，從而消除由于定值整定不合理導致主變差動保護誤動作的可能。

3.2 運行變電站

運行中差動保護誤動作最多的是TA選型問題，對于過去常用的P類TA的暫態飽和特性造成微機型主變差動保護誤動作，可采用以下改進方法：采用TP級暫態保護TA，在TP類抗暫態飽和的TA中根據不同特性選擇最適應快速保護的TPY級TA。TPY級TA鐵芯帶有氣隙，因而磁阻較大，增長了互感器到達飽和的時間，不易飽和，是暫態特性大大改善。鐵芯帶有適當氣隙，剩磁限制到適當值以下，TPY級可在準確限值條件下保證全電流的最大峰值瞬時誤差小于10%，具有較好的暫態特性，適用于大型發電機、變壓器保護中的快速保護。TPY級TA的缺點是故障電流消失過程中有短暫的拖尾現象，不適用于對保護復歸時間要求嚴格的斷路器失靈保護的電流起動元件。

4 結束語

主變壓器差動保護是在電力系統中，保護承接電能輸送的變壓器的主保護，是保護變壓器安全可靠運行，保證電力系統穩定的第一道防線，隨著科技升級，微機保護取代傳統繼電器保護，伴隨而來的問題也需要不斷學習分析解決，通過以上對微機型主變壓器差動保護存在誤動的原因分析和解決，并在施工過程中嚴格把控，為確保電力系統安全可靠運行打下了堅實的基礎。

本文責任編輯：羅曉曉

Cause Analysis of Type Microcomputer Main Transformer Differential Protection Misoperation and Preventive Measures

Li Ying1，Yao Tianhao2

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Xingtai Power Supply Branch,Xingtai 054001,China;2.Hebei University of Technology,Tianjin 300132,China)

With microcomputer through to the domestic several main transformer differential protection misoperation cause analysis,the new substation,substation,the transformation in the operation of the substation main transformer differential protection misoperation reason,put forward the preventive measures.

differential protection;misoperation;transient characteristics;main transformer differential protection

2016-06-17

李 英(1977-)，女，工程師，主要從事輸變電安裝、調試技術管理工作。

TM774

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