變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因及防范措施

張學(xué)敏

摘要：本文在分析差動(dòng)保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)例介紹了發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的具體原因，并提出防止誤動(dòng)的有效措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；差動(dòng)保護(hù)；二次回路；空載運(yùn)行；誤動(dòng)作

Abstract: based on the analysis of the basis of the principle of differential protection, this paper happen differential protection misoperation of the specific reasons, and puts forward the effective measures to prevent the misoperation.

Key words: electric power system; Differential protection; The secondary circuit; No-load running; misoperation

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

1 前言

變壓器差動(dòng)保護(hù)用于反映變壓器繞組的相間短路，繞組的匝間短路故障，中性點(diǎn)接地故障及引出線的相間短路故障，中性點(diǎn)接地側(cè)引出線的接地故障。在正常運(yùn)行情況下，流過(guò)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)繼電器的不平衡電流應(yīng)為零，因此差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，然而由于變壓器種種運(yùn)行引起不平衡電流，使得差動(dòng)整定動(dòng)作電流加大，從而降低保護(hù)靈敏度。

隨著大容量機(jī)組、新建變電站陸續(xù)投入電網(wǎng)運(yùn)行，電力系統(tǒng)不斷增大，繼電保護(hù)的原理結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。差動(dòng)保護(hù)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于變壓器的主保護(hù)。由于自然災(zāi)害或人為的因素，如保護(hù)定值整定錯(cuò)誤、二次回路接線不規(guī)范、電流互感器極性接反等，

造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的情況時(shí)有發(fā)生，使用戶大面積停電，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但變壓器在空載運(yùn)行的狀態(tài)下，因差動(dòng)電流二次回路出現(xiàn)兩點(diǎn)接地，也會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作，此類安全隱患值得我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦屑右愿叨戎匾暫头婪丁?/p>

2差動(dòng)原理分析

差動(dòng)保護(hù)被稱為具有絕對(duì)選擇性的快速保護(hù)。其原理基于基爾霍夫電流定律。根據(jù)基爾霍夫電流定律，電路中任一結(jié)點(diǎn)流入與流出的電流相量和為零。將流入元件的電流與流出元件的電流的相量和稱為差動(dòng)電流。如圖1所示，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，差動(dòng)電流為零，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)電流不為零，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

圖1內(nèi)部短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)電流流向圖

差動(dòng)保護(hù)由于電流互感器飽和、變壓器變比等因素影響，會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。針對(duì)各種因素引起的不平衡電流，采取引入制動(dòng)電流，使差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)作。根據(jù)差動(dòng)電流與制動(dòng)電流比值大小來(lái)判斷保護(hù)是否動(dòng)作，稱為比率差動(dòng)。由于主變各側(cè)額定電流大小不等，以及各側(cè)電流互感器變比不相同，差動(dòng)保護(hù)要根據(jù)變壓器變比及各側(cè)電流互感器變比將各側(cè)二次電流進(jìn)行折算，使差動(dòng)電流能真實(shí)反應(yīng)實(shí)際一次差動(dòng)電流。

3案例分析

某剛投運(yùn)的110kV變電站，站內(nèi)配置有兩臺(tái)主變壓器，#1主變運(yùn)行期間發(fā)生兩側(cè)斷路器跳閘的事故，事故發(fā)生前該站運(yùn)行方式是#1主變?cè)诳蛰d運(yùn)行狀態(tài)、#2主變?cè)诶鋫溆脿顟B(tài)。事故發(fā)生后變電站運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查，現(xiàn)場(chǎng)#1主變的兩側(cè)斷路器在分閘位置，查看主變保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)#1主變保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，裝置顯示報(bào)文“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”，顯示故障電流A相0.32A，B相0.35A，C相0.41A；查看#2主變保護(hù)裝置，裝置同樣顯示“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”，故障電流A相0.39A，B相0.35A，C相0.38A；檢查故障錄波及其它監(jiān)控裝置無(wú)故障信息。

4檢查情況及原因分析

針對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面檢查分析，初步分析有以下幾種原因可能會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作：①差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備發(fā)生異常；②差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)；③電流回路誤接線。根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行逐一檢查，并結(jié)合保護(hù)動(dòng)作前后的系統(tǒng)運(yùn)行情況分析判斷如下：①對(duì)

差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行全面的檢查未發(fā)現(xiàn)異常，絕緣測(cè)試合格，相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目合格，且故障錄波及其他監(jiān)控裝置無(wú)故障信息，從而可以確認(rèn)一次設(shè)備無(wú)異常；②用繼電保護(hù)測(cè)試儀對(duì)差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行全面的校驗(yàn)，并帶斷路器傳動(dòng)試驗(yàn)，保護(hù)裝置正確動(dòng)作；③檢查差

動(dòng)保護(hù)CT二次接線、極性正確。以上檢查項(xiàng)目均未發(fā)現(xiàn)異常。最后將變壓器高壓側(cè)接線端子箱CT接地點(diǎn)拆除后測(cè)量絕緣電阻，結(jié)果絕緣值顯示為零，從而確定差動(dòng)電流回路存在兩點(diǎn)接地的情況。檢查發(fā)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)屏柜里處有第二個(gè)接地點(diǎn)。圖2為CT兩點(diǎn)接地示意圖，圖3為兩點(diǎn)接地一次接地電流流經(jīng)差動(dòng)保護(hù)示意圖。

圖2CT兩點(diǎn)接地示意圖

按照“繼電保護(hù)反事故措施”要求電流互感器的二次回路必須分別并且只能有一點(diǎn)接地。獨(dú)立的、與其他互感器二次回路沒(méi)有電的聯(lián)系的電流互感器二次回路，宜在斷路器場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地。如圖3所示。

圖3CT兩點(diǎn)接地一次接地電流流經(jīng)差動(dòng)保護(hù)示意圖

從差動(dòng)保護(hù)兩點(diǎn)接地電流流向圖看，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，有較大的接地電流流人變電站地網(wǎng)，兩點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生較大的電位差，因?yàn)榧词菇拥攸c(diǎn)處在同一接地網(wǎng)絡(luò)，也并非是絕對(duì)等電位，所以在兩點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電位差。差動(dòng)保護(hù)電流二次回路兩點(diǎn)接地時(shí)，因電位差產(chǎn)生的電流南高地電勢(shì)通過(guò)差動(dòng)繼電器流向低地電勢(shì)當(dāng)此電流值大于差動(dòng)繼電器設(shè)定的定值時(shí)，無(wú)論變壓器在何種狀態(tài)(運(yùn)行、空載、冷備用、熱備用)，都會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。所以差動(dòng)保護(hù)電流的二次回路必須只能有一點(diǎn)接地。

從以上分析可以看出本次#1主變空載運(yùn)行及#2主變?cè)诶鋫溆脿顟B(tài)下，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因是由于電流二次回路出現(xiàn)兩點(diǎn)接地，同時(shí)由于系統(tǒng)發(fā)生接地故障，故障電流流過(guò)該變電站地網(wǎng)造成的。

5處理措施

造成此次事故的直接原因，是由于#1、#2主變差動(dòng)電流二次回路出現(xiàn)兩點(diǎn)地接，在工程施工及驗(yàn)收過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照繼電保護(hù)反事故措施要求執(zhí)行，存在非常大的安全隱患，最后造成投運(yùn)后變壓器差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作，針對(duì)以上的問(wèn)題，結(jié)合分析情況，提出如下防范措施。

(1)新建或擴(kuò)、改建工程中對(duì)用于差動(dòng)保護(hù)的電流二次回路必須認(rèn)真把好圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及圖紙審查關(guān)，包括圖紙的初設(shè)、會(huì)審等每一個(gè)環(huán)節(jié)都要認(rèn)真審查，馬虎不得。特別在保護(hù)改造或設(shè)備更換的工程中，應(yīng)注意做好相關(guān)保護(hù)二次回路的更改設(shè)計(jì)，這是杜絕留下安全隱患的前提和基礎(chǔ)。

(2)施工調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照反事故措施、相關(guān)規(guī)程規(guī)定，做好施工人員的技術(shù)交底，對(duì)有錯(cuò)誤的地方應(yīng)及時(shí)提交工程聯(lián)系單，杜絕“隨意施工，野蠻施工”現(xiàn)象。

(3)一、二次設(shè)備的接地必須分開，電流互感器的二次回路必須分別并且只能有一點(diǎn)接地。獨(dú)立的、與其他互感器二次回路沒(méi)有電的聯(lián)系的電流互感器二次回路，宜在斷路器場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地，確保繼電保護(hù)裝置與接地網(wǎng)的可靠連接，在繼電保護(hù)室內(nèi)敷設(shè)接地銅排網(wǎng)，接地銅排網(wǎng)與主接地網(wǎng)可靠連接。

(4)在調(diào)試驗(yàn)收過(guò)程中，每一位調(diào)試人員、驗(yàn)收人員都應(yīng)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，一絲不茍。對(duì)電流二次回路進(jìn)行一點(diǎn)接地檢查時(shí)，將接地點(diǎn)拆除測(cè)量絕緣電阻是否合格，檢查結(jié)束后必須將回路恢復(fù)到正常狀態(tài)下。

(5)為保證繼電保護(hù)的可靠動(dòng)作，對(duì)新安裝或更換后的保護(hù)裝置，除了正常的調(diào)試驗(yàn)收外，必須進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試，目的是核對(duì)所有接入保護(hù)裝置的電流和電壓的相別、相位、變比、保護(hù)的功率方向及二次回路接線，確認(rèn)其正確后，方可投人運(yùn)行。

6結(jié)語(yǔ)

從以上案例可以知道，任何細(xì)小的錯(cuò)誤都有可能引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，哪怕是一根接地線或是設(shè)備在空載或備用狀態(tài)下。因此無(wú)論是新建、擴(kuò)建工程，還是技改工程，都必須充分認(rèn)識(shí)和重視二次回路誤接線這個(gè)問(wèn)題，只有在工程施工過(guò)程中切實(shí)做好技術(shù)交底，調(diào)試驗(yàn)收工作，提高相關(guān)技術(shù)人員的意識(shí)，按照相關(guān)規(guī)程、反措要求施工，才能從根本上杜絕不必要的二次回路誤接線，從而保證繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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