變壓器差動保護動作分析

劉曉明

【摘 ?要】在電力系統(tǒng)中，變壓器是最為常見的、重要的元件之一，如果發(fā)生故障將會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性、供電的可靠性。因此在建設電力系統(tǒng)的過程中，需要根據(jù)變壓器的重要程度以及容量等多種因素，將適當?shù)睦^電保護裝置安裝在其中。本文將簡單介紹變壓器的故障類型、保護配置及基本原理，分析差動保護動作、誤動作的原因及處理措施，以提高變壓器運行的穩(wěn)定性。

【關鍵詞】變壓器;差動保護;動作;誤動作

1 變壓器的故障類型

1.1油箱外故障：引出線的相間短路;絕緣套管閃絡或破壞;引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障。

1.2油箱內故障：各相繞組之間的匝間短路;單相繞組部分線匝之間的匝間短路;單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障。

1.3變壓器的不正常運行狀態(tài)：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地引起的中性點過電流、過電壓;由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。

對于變壓器來說，這些故障都是十分危險的，特別是油箱內故障時將產(chǎn)生巨大熱量，引起絕緣物質的劇烈氣化，從而引起爆炸。

2變壓器保護配置及基本原理

2.1差動保護

變壓器差動保護是按比較被保護的變壓器各側電流的數(shù)值和相位的原理實現(xiàn)的。正常運行及外部故障時，流入差動繼電器中的電流為零，區(qū)內故障時，流入差動繼電器中的電流為變壓器各側流向短路點的短路電流二次值之和。正常運行與外部故障時有很多因素使得流入差動繼電器的電流不為零，該電流我們叫做不平衡電流，為了保證選擇性，差動繼電器動作電流應按躲過外部故障時出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定[1]。變壓器差動保護的保護范圍，是變壓器各側的電流互感器之間的一次連接部分。

2.2瓦斯保護

瓦斯保護是變壓器內部故障的主保護。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧作用使變壓器油及絕緣材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，瓦斯保護就是利用這種氣體或液體流動而實現(xiàn)的保護。瓦斯保護對變壓器匝間保護、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絶縁劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。

2.3零序電流保護

中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路，將產(chǎn)生很大的零序電流，利用零序電流分量構成保護，可以作為一種主要的接地短路保護。零序過電流保護的最大特點是只反映接地故障，不反應三相和兩相短路，在正常運行和系統(tǒng)發(fā)生震蕩時也沒有零序分量產(chǎn)生。

2.4過電流保護

作為瓦斯保護和差動保護的后備保護。

3 變壓器差動保護動作分析

3.1差動保護動作檢查項目及處理

記錄動作情況，打印故障錄波報告;檢查變壓器套管有無損傷、有無閃絡放電痕跡變壓器本體有無因內部故障引起的其他異常現(xiàn)象;差動保護范圍內所有一次設備瓷質部分是否完好，有無閃絡放電痕跡變壓器及各側刀閘、避雷器、瓷瓶有無接地短路現(xiàn)象，有無異物落在設備上;差動電流互感器本身有無異常，瓷質部分是否完整，有無閃絡放電痕跡，回路有無斷線接地;差動保護范圍外有無短路故障，差動保護二次回路有無接地、短路等現(xiàn)象，跳閘時是否有人在差動二次回路上工作。

3.2差動保護動作現(xiàn)象及原因分析

差動保護動作跳閘的同時，如果同時有瓦斯保護動作，即使只報輕瓦斯信號，變壓器內部故障的可能性大;差動保護動作跳閘前如變壓器套管、引線、CT有異常聲響及其他故障現(xiàn)象，則說明一次故障可能性較大;差動保護動作跳閘的同時，如果主變后備保護也啟動，則說明差動保護范圍內一次設備故障的可能性較大;差動保護動作后，如其他保護未啟動，而當時差動保護回路及二次回路上有人工作，則可能屬于人為因素誤動;先發(fā)生直流一點接地后，如差動保護再動作而其他保護未動作，則說明直流兩點接地短接了差動保護跳閘接點的可能性較大;如差動保護動作前巡視電流互感器時有異常聲響或差動二次回路上有打火現(xiàn)象則說明差動電流互感器二次開路的可能性較大;如差動保護動作后，經(jīng)一次、二次檢查無異常，也無工作人員作業(yè)，則保護裝置誤動的可能性較大;如差動保護動作后，如有線路保護動作，經(jīng)差動回路一次、二次檢查無異常，則保護定值整定不當或二次接線錯誤的可能性較大[2]。

3.3差動保護與瓦斯保護區(qū)別

差動保護作為變壓器內部以及套管引出線相間短路的保護以及中性點直接接地系統(tǒng)側的單相接地短路保護，同時對變壓器內部繞組的匝間短路也能反映。但是差動保護對變壓器內部鐵芯過熱或者因繞組接觸不良造成的過熱無法反映，當繞組匝間短路時短路匝數(shù)很少時也可能反映不出。而瓦斯保護雖然能反映變壓器油箱內部的各種故障，但對于套管引出線的故障無法反映，因此差動保護與瓦斯保護共同組成變壓器的主保護。

4 變壓器差動保護誤動作因素分析[3]

不平衡電流是引起差動保護誤動的最重要因素之一，產(chǎn)生變壓器不平衡電流有以下幾個原因：

4.1變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流

勵磁涌流主要是由于在變壓器空投時產(chǎn)生的含有大量高次諧波含量的電流，其中以二次諧波為主。變壓器差動保護可利用二次諧波制動來防止此原因造成的差動誤動。

4.2變壓器兩側電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流

由于變壓器常常采用Y，d11的接線方式，因此兩側電流相位相差30°。如果差動保護采用按相差動，則電流互感器二次側電流將有相位差，會產(chǎn)生很大的不平衡電流。將變壓器Y側的電流互感器采用△型接線，變壓器△側的電流互感器采用Y型接線，這樣變壓器兩側的二次電流相位便可一致了。以上是老式傳統(tǒng)繼電器差動保護的基本原理，它是通過差動互感器的接線方式不同來進行角度校正的。現(xiàn)如今電力系統(tǒng)中大多都使用微機保護裝置，而一般接入保護裝置的電流互感器接線全都是星型接法，然后通過軟件移相進行角差校正。

4.3計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流

通過上面的辦法可使兩側電流相位一致，但是兩側電流的大小仍不同，為使正常運行及外部故障時流入差動繼電器的電流等于零，則應將高壓側的電流互感器變比加大 倍。由于兩側的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標準的變比，因此變壓器的實際變比很難滿足計算變比的要求，此時差動回路中將有電流流過。當采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器時，通常都是利用它的平衡線圈來消除此電流的影響。微機保護則是通過平衡系數(shù)來進行電流大小補償。

4.4兩側電流互感器型號不同產(chǎn)生的不平衡電流

由于兩側電流互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁特性也就不同，因此在差動回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。

4.5變壓器帶負荷調整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流

帶負荷調整變壓器的分接頭，是電力系統(tǒng)中采用帶負荷調壓的變壓器來調整電壓的方法，實際上改變分接頭就是改變變壓器的變比。如果差動保護已按照某一變比調整好，則當分接頭該換時，就會產(chǎn)生一個新的不平衡電流流入差動回路。對此而產(chǎn)生的不平衡電流，應在差動保護的整定值中予以考慮。

5 結語

綜上所述，在變壓器運行中，差動保護起著至關重要的作用，但是一旦差動保護發(fā)生誤動現(xiàn)象，將失去其自身的作用。繼電保護專業(yè)人員需要分析差動保護誤動的因素，然后采用合理的方式進行預防，避免差動保護出現(xiàn)誤動問題，保障變壓器運行的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]劉佰龍，陳煥，付雪麗，顧雁飛.變壓器差動保護的基本原理分析[J].南方農(nóng)機，2017，48（23）：167.

[2]陳吉慶.核電機組主變壓器分側差動保護誤動缺陷原因分析及對策[J].核動力工程，2017，38（S2）：93-96.

[3]蔡明.變壓器差動保護誤動事故的原因分析[A].安徽省電機工程學會.第二十屆華東六省一市電機工程（電力）學會輸配電技術討論會論文集[C].安徽省電機工程學會：安徽省科學技術協(xié)會學會部，2012：4.

（作者單位：國電電力發(fā)展股份有限公司和禹水電開發(fā)公司）