變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因探析對(duì)策

楊智明 孟翠霞

（張家口供電公司，河北 張家口 075000）

電力變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。作為主設(shè)備主保護(hù)的微機(jī)型縱聯(lián)差動(dòng)（簡(jiǎn)稱縱差或差動(dòng)）保護(hù)，雖然經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，但是還存在一些誤動(dòng)作的情況，這將造成變壓器的非正常停運(yùn)，影響電力系統(tǒng)的發(fā)供電，甚至是造成系統(tǒng)振蕩，影響電力系統(tǒng)發(fā)供電的穩(wěn)定運(yùn)行。因此對(duì)新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因進(jìn)行分析，并提出防止變壓器差動(dòng)誤動(dòng)的對(duì)策是非常必要的。

一、變壓器差動(dòng)保護(hù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)一般包括：差動(dòng)速斷保護(hù)、比率差動(dòng)保護(hù)、二次(五次)諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)?，F(xiàn)以雙繞組變壓器為例進(jìn)行說(shuō)明。

（一）比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性

當(dāng)變壓器輕微故障時(shí)，例如匝間短路的圈數(shù)很少時(shí)，不帶制動(dòng)量，使保護(hù)在變壓器輕微故障時(shí)具有較高的靈敏度。而在較嚴(yán)重的區(qū)外故障時(shí)，有較大的制動(dòng)量，提高保護(hù)的可靠性。

二次諧波制動(dòng)主要區(qū)別是故障電流還是勵(lì)磁涌流，因?yàn)樽儔浩骺蛰d投運(yùn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的勵(lì)磁涌流，并伴隨有二次諧波分量，為了使變壓器不誤動(dòng)，采用諧波制動(dòng)原理。通過(guò)判斷二次諧波分量，是否達(dá)到設(shè)定值來(lái)確定是變壓器故障還是變壓器空載投運(yùn)，從而決定比率差動(dòng)保護(hù)是否動(dòng)作。

（二）差動(dòng)速斷保護(hù)的作用

差動(dòng)速斷保護(hù)是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，切除故障點(diǎn)。差動(dòng)速斷的定值是按躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流，和最大運(yùn)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。

二、變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

根據(jù)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作可能性的大小，大致分為新建發(fā)電廠和變電站、運(yùn)行中發(fā)電廠和變電站、設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站三個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明。

（一）新建發(fā)電廠和變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

1.整定值不合理造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作

差動(dòng)速斷定值和二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)定值選擇不正確造成誤動(dòng)作。差動(dòng)速斷是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器，切除故障點(diǎn)。對(duì)于保護(hù)定值的計(jì)算部門(mén)，特別是非電力系統(tǒng)的定值計(jì)算部門(mén)，往往根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將差動(dòng)速斷定值取為（5～6）Ie。這樣，就會(huì)造成變壓器在空載合閘時(shí)斷路器出現(xiàn)誤跳。比率差動(dòng)是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時(shí)，保護(hù)不帶制動(dòng)量動(dòng)作跳開(kāi)各側(cè)的斷路器，使保護(hù)在變壓器輕微故障時(shí)具有較高的靈敏度；而在區(qū)外故障時(shí)，通過(guò)一定的比率進(jìn)行制動(dòng)，提高保護(hù)的可靠性；同時(shí)利用變壓器空載合閘時(shí)，產(chǎn)生的二次諧波量來(lái)區(qū)別是故障電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)保護(hù)制動(dòng)。一般差動(dòng)電流和制動(dòng)電流都在額定情況下計(jì)算得到，但現(xiàn)場(chǎng)變壓器卻在一般運(yùn)行方式下，由于電流互感器變比、同時(shí)系數(shù)、計(jì)算誤差的影響，就會(huì)導(dǎo)致變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)形成一定的差電流，導(dǎo)致比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確造成誤動(dòng)作。對(duì)于微機(jī)保護(hù)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)電流相角的轉(zhuǎn)移由軟件來(lái)完成，不管高壓側(cè)是采用Y型接線還是采用△型接線，都能得到正確的差動(dòng)電流，和傳統(tǒng)的常規(guī)繼電保護(hù)比較，實(shí)際運(yùn)用更方便、靈活，但也是由于這種靈活性、方便性，往往導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。對(duì)于變壓器差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，如果二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確，就不能實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)相角的轉(zhuǎn)移，高低壓側(cè)差電流在正常運(yùn)行情況下就不能平衡，從而造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

2.接線錯(cuò)誤造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作

電流互感器（TA)極性接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。對(duì)于微機(jī)保護(hù)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)電流的計(jì)算由軟件來(lái)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(dòng)電流。電力系統(tǒng)正常的相序?yàn)檎?，也就是以A相為基準(zhǔn)，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果變壓器任意一側(cè)的電流互感器（TA)出現(xiàn)相序接錯(cuò)的情況，就會(huì)形成差電流，導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器（TA)中性線沒(méi)有按照一點(diǎn)接地原則接線導(dǎo)致誤動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)的二次電流回路接地時(shí)，包括各側(cè)電流互感器（TA)的二次電流回路，必須通過(guò)一點(diǎn)可靠接于接地網(wǎng)。因?yàn)橐粋€(gè)發(fā)電廠和變電站的接地網(wǎng)各點(diǎn)并非絕對(duì)等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差，當(dāng)發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，有較大的電流流入接地網(wǎng)，各點(diǎn)之間將會(huì)產(chǎn)生較大的電位差。如果差動(dòng)保護(hù)的二次電流回路在接地網(wǎng)的不同點(diǎn)接地，接地網(wǎng)中的不同接地點(diǎn)間的電位差，產(chǎn)生的電流將會(huì)流入保護(hù)二次回路，這一電流將可能增加差動(dòng)回路中的不平衡電流，使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象導(dǎo)致誤動(dòng)作。對(duì)采用兩套獨(dú)立運(yùn)行的雙直流系統(tǒng)的變電站，當(dāng)高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象，亦即兩套直流系統(tǒng)之間存在寄生回路時(shí)，容易造成保護(hù)誤動(dòng)。

（二）發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的也不少見(jiàn)，現(xiàn)就根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾個(gè)方面原因：P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器（TA)的飽和實(shí)際就是鐵芯中的磁通達(dá)到飽和，電流互感器（TA)分為P和TP兩大類。P類電流互感器（TA)要求在穩(wěn)態(tài)情況下不飽和，而TP類電流互感器（TA)則要求在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的情況下都不飽和。當(dāng)采用P類電流互感器（TA)時(shí)，當(dāng)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(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。從國(guó)內(nèi)多起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的實(shí)例，也得到進(jìn)一步證明。變壓器低壓側(cè)真空斷路器絕緣性能不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

（三）設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

電流互感器（TA)變比提供不準(zhǔn)確造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。更換電流互感器（TA)后，變壓器各側(cè)電流互感器（TA)不匹配，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。為使變壓器差動(dòng)回路選用的電流互感器（TA)，均是能躲過(guò)暫態(tài)飽和特性，然而在發(fā)電廠和變電站改造更換電流互感器（TA)的過(guò)程中，忽視了這一點(diǎn)，將電流互感器（TA)更換成P類或者同時(shí)將兩側(cè)電流互感器（TA)更換為P類的，這樣在外部故障存在時(shí)，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，必然將導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

三、防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的對(duì)策

對(duì)于新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的那些原因造成的變壓器保護(hù)誤動(dòng)情況，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文件或者廠家說(shuō)明書(shū)執(zhí)行，每一個(gè)流程均需要嚴(yán)格把關(guān)。特別是變壓器初次投運(yùn)，一定要帶負(fù)荷查看差電流，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷情況再適當(dāng)調(diào)整定值。由于變壓器的勵(lì)磁涌流或和應(yīng)涌流造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的，可采用調(diào)整差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)門(mén)檻定值和調(diào)整差動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)系數(shù)定值。對(duì)于P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，可采用以下幾點(diǎn)改進(jìn)方法：采用D類、PR類帶氣隙的或者是TPY類的，或者是電流變換器等抗暫態(tài)飽和的電流互感器（TA)；提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置抗飽和的能力，特別是抗暫態(tài)飽和的能力。

變壓器主保護(hù)的誤動(dòng)原因是多方面的，只要我們?cè)诎惭b調(diào)試過(guò)程中把每一環(huán)節(jié)工作做細(xì)，按照檢驗(yàn)條例和有關(guān)規(guī)程規(guī)定，嚴(yán)把整組試驗(yàn)關(guān)，積極采取相應(yīng)措施，是可以提高變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性的，或者完全可以避免變壓器在運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。

[1]任悅.變壓器主保護(hù)的誤動(dòng)原因分析[J].中國(guó)電力報(bào)，2009.10.

[2]章劍.提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置抗飽和的能力[J].電力技術(shù)研究，2008.2.