變壓器差動保護動作原因分析及解決方案

摘 要：該文經過對某電廠廠用變壓器差動保護動作進行分析，總結了一些常見的能造成保護誤動的誘因，提出了變壓器差動保護避免區外故障誤動作的防范措施，來提高供電的可靠性和穩定性。

關鍵詞：差動保護

1、前言：在電力系統中，變壓器是十分重要的供電元件，它的故障將對供電的可靠性和電網系統穩定運行帶來嚴重的影響。同時，大容量的電力變壓器也是十分貴重的設備。因此，必須根據變壓器的容量和重要程度，考慮裝設性能良好、工作可靠的繼電保護裝置。我們常常把差動保護作為變壓器的主保護，對變壓器的運行狀況進行監視。在變壓器內部發生故障時，差動保護可靠的動作切除有故障的變壓器;在變壓器外部發生故障時，能夠正確的躲過區外故障而不誤動作。然而，在實際的運行中， 由于這樣或那樣的原因，譬如電氣回路的接線錯誤， 以及定值的整定計算不符合規程等等，區外故障時變壓器差動保護誤動作的情況時有發生。下面就結合一起變壓器差動保護動作情況分析，研究一些控制措施，如何使變壓器差動保護可靠躲過區外故障，提高正確動作率，對保證供電的可靠性和電網系統運行的穩定性，具有非常重要的作用。

2、廠用變差動保護動作情況綜述：

1、2018年03月9日8：27：38.399，某電廠6KV2B廠用變差動保護動作跳閘，采樣為比例差動 DIA=2.78A DIB=1.49A DIC=1.57A HIA=3.05A，低壓備自投動作后聯合2C廠用變，2018.03.09.08：27：39.575，6KV2C廠用變差動保護動作跳閘，裝置采樣為比例差動 DIA=2.38A DIB=1.17A DIC=1.31A HIA=2.10A。

2、2018年03月9日17：01：19.314，某電廠6KV2B廠用變差動保護動作跳閘，采樣為比例差動 DIA=3.09A DIB=1.59A DIC=1.82A HIA=3.22A，低壓備自投動作后聯合2C廠用變，2018.03.09.17：01：29.258比例差動差流越限DIA=5.75A DIB=3.05A DIC=3.09A HIA=3.74A，2018.03.09.17：01：35.541，6KV2C廠用變高壓側過負荷保護動作跳閘，裝置采樣為IA=6.04A IB=3.16A IC=3.14A I2=2.41A。

廠用變低壓側差動區外AC相間短路的特征較為明顯;初步分析為6KV2B廠用變差動跳閘，低壓側備自投動作后，6KV2C變差動跳閘。2C廠用變差動保護躲過外部穿越故障。

電氣一次對2B、2C廠用變進行全面檢查，對相應的斷路器、變壓器、電纜進行常規高壓試驗。檢查結果未見異常。用廠用2B變對B側廠用變升壓，逐次投入電場，觀察廠用變差動保護，在升壓過程中確有嚴重的負荷不平衡，和負荷較大幅度波動，但三相差流始終保持在0.05A以內。

故綜合分析后認為2B廠用變差動保護誤動。

3、差動保護原理及引起區外故障時保護動作的原因：

變壓器在正常負荷狀態下，電流互感器的誤差很小。這時，差動保護的差回路不平衡電流也很小，但隨著外部短路電流的增大， 電流互感器就可能飽和，誤差也隨之增大，這時的不平衡電流也隨之增大。當電流超過保護動作電流時，差動保護就會誤動，因此，為了防止變壓器區外故障發生時差動保護誤動作，需要引入一種手段，使其動作特性：動作電流值將隨著不平衡電流的增大而按比例增大，并且比不平衡電流增大的還要快，這樣誤動就不會出現。因此，在差動保護中就引入了比率制動的這一概念，它以差動電流作為動作量，外部短路電流作為制動量。當外部短路電流增大時，制動電流也隨之增大，使繼電器的動作電流值也必須相應增大，從而有效地防止了變壓器區外故障發生時差動保護誤動作。

3.1、變壓器高壓側、低壓側CT接線回路引起的影響：

電流回路接線對保護的影響也很重要，可以說是差動保護中最薄弱的一個環節，也是最容易出問題的一個地方。在施工或檢修過程中，由于人為的因素，常常會出現一些接線錯誤，一個小小失誤往往引起致命性的嚴重后果，據相關部門統計因電流回路接線錯誤導致變壓器區外故障差動保護誤動的事故最多。主要表現為：

1）CT開路。線頭松動或檢修后漏接線都可以

2）CT抽頭變比取錯常。譬如，施工中或檢修后恢復時把300/5的抽頭取錯為200/5。

3）電流回路出現兩點接地現象，致使流入保護中電流出現分流。

4）CT的相序、極性有誤或聯接組別不匹配備。主要是施工安裝人員憑經驗不按圖紙施工所致。

針對此類問題對廠用變高壓測、低壓側CT回路進行阻值及通流檢查，結果如下：

3.2、CT飽和因素的影響：

變壓器各側的電壓等級不一致，所以各側所選用的CT變比不一致，當區外發生故障時，各側CT所表現的暫態特性也不一致， 由于不一致，不平衡電流流入保護，從而差動保護有可能誤動。

對廠用變高低壓側CT做V/A特性測試，可以看出高側CT特性基本一致;低側CT特性差異較大，低側CT特性差于高側CT，區外故障時低側CT將先于高側飽和;

3.3、諧波電流的影響：

低壓側A相明顯出現CT飽和現象，其中軟件分析出三次諧波占有20.84%，既然上邊已分析即使是最嚴重的短路情況都不會導致CT飽和，而波形顯示低壓側A相的確已經飽和，且低壓B、C相波形明顯畸變，原因只能是廠用變特殊整流負荷導致奇次諧波分量很大而致使CT飽和差動保護誤動作。而參閱其他電廠相關文件，引起此類故障的原因主要是因為偏磁造成，所謂偏磁也就是交流電流的正副半周電流波形不對稱，含有較大的直流分量。含有較大直流分量的電流流過變壓器勢必造成變壓器的飽和。

3.4、保護定值整定的影響：

因廠用變所帶的負載是三相不對稱的整流變，運行過程中因整流變的特殊性使電流波形發生嚴重畸變，在沒有故障的情況下容易引起差動保護誤動，而某廠廠用變的定值設置靈敏性太高，是按照正常的三相對稱負載計算的定值.

4、處理及整改措施：

根據上述分析，可以認為，此次差動保護誤動主要是由于差動回路電流中諧波分量增加所致，而產生諧波主要是由于整流裝置可控硅的觸發角不同或器件特性存在差異。故通過以下幾個方面進行考慮

a） 通過改進控制回路并調整不合格可控硅觸發角，可使2、3、4、6次等非特征高次諧波基本被消除。

b） 建議在靈敏度要求范圍內適當提高變壓器差動啟動值并修改電除塵各電場空開速斷定值以限制穿越故障時間。

c） 裝設濾波裝置，濾波裝置的裝設需要根據整流裝置產生的高次諧波次數及高次諧波電流值和無功功率平衡等條件確定。

d） 改善電除塵控制柜的工作環境，制定了防止由于高溫、電磁干擾等不利因素對電除塵電路板造成干擾，而影響運行的技術措施。

參考文獻：

[1] 賀家李.電力系統繼電保護原理（增訂版） 【M】.北京：中國電力出版社，2004.

[2] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護典型故障分析【M】.北京：中國電力出版社2000.

[3] 朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術【M】.北京：中國電力出版社，1995.

作者簡介：

閆國成（1983.3-），男，陜西眉縣人，漢族，工程師，本科學歷，現任煤矸石發電有限公司發電一車間電氣專業技術員。