變壓器的差動(dòng)保護(hù)及其誤動(dòng)原因分析

文/李俊虎 張軍禮

變壓器的差動(dòng)保護(hù)及其誤動(dòng)原因分析

文/李俊虎 張軍禮

變壓器的差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，其按循環(huán)電流原理裝設(shè)，主要用來(lái)保護(hù)雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來(lái)保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。

一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)

變壓器差動(dòng)保護(hù)是在繞組變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)電流互感器，其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線，即如果兩側(cè)電流互感器的同級(jí)性端都朝向母線側(cè)，則將同級(jí)性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過(guò)的電流是兩側(cè)電流互感器的二次電流差，也就是說(shuō)差動(dòng)繼電器是接在差動(dòng)回路的。

從理論上講，變壓器正常運(yùn)行及外部發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)回路電流為零。實(shí)際上由于兩側(cè)電流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，差動(dòng)回路中仍有不平衡電流Iumb流過(guò)，此時(shí)流過(guò)繼電器的電流IK為Ik=I1-I2=Iumb，要求不平衡電流應(yīng)盡量的小，以確保繼電器不會(huì)誤動(dòng)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路故障時(shí)，在差動(dòng)回路中由于I2改變了方向或等于零（無(wú)電源側(cè)），這時(shí)流過(guò)繼電器的電流為I1與I2之和，即Ik=I1+ I2=Iumb，能使繼電器可靠運(yùn)作。

變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍是構(gòu)成變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流互感器之間的電氣設(shè)備，以及連接這些設(shè)備的導(dǎo)線。由于差動(dòng)保護(hù)對(duì)保護(hù)區(qū)外故障不會(huì)動(dòng)作，因此差動(dòng)保護(hù)不需要與保護(hù)區(qū)外相鄰元件保護(hù)在動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)限上相互配合，所以在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，可以瞬時(shí)動(dòng)作。

二、變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析

1.二次側(cè)負(fù)載在流過(guò)短路電流下，不能滿足CT10%誤差曲線的要求。

在電流互感器接入系統(tǒng)容量變化或新裝保護(hù)投入運(yùn)行時(shí)，不可忽略根據(jù)差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)穿越變壓器的最大短路電流和實(shí)測(cè)的差動(dòng)回路二次負(fù)荷，校核保護(hù)用CT的10%誤差曲線是否滿足要求。確保CT在10%誤差范圍內(nèi)。如果不滿足CT的10%誤差曲線要求，由于CT的容量不足以提供二次負(fù)荷所需的要求，在故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)、誤動(dòng)直接影響差動(dòng)保護(hù)的可靠性。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大CT變比，并重新校核CT的10%誤差曲線直到符合要求。例如，朱家灣電廠廠用高壓備用變壓器差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，最終查明原因?yàn)樨?fù)荷側(cè)CT的10%誤差曲線不合格，更換CT后，差動(dòng)保護(hù)工作恢復(fù)正常。

2.差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接地方式不當(dāng)。

差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接地時(shí)，各側(cè)TA的二次電流回路必須通過(guò)一點(diǎn)接于地網(wǎng)，因?yàn)樽冸娬镜慕拥鼐W(wǎng)絡(luò)之間并非絕對(duì)等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，有較大的電流流入地網(wǎng)，各點(diǎn)之間的電位差較大。如果差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接在地網(wǎng)的不同點(diǎn)，它們之間的電位差產(chǎn)生的電流將流入保護(hù)裝置，影響差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性甚至使之誤動(dòng)。所以各側(cè)CT的二次電流回路應(yīng)并聯(lián)后接到保護(hù)裝置的差動(dòng)電流回路中，所有電流回路必須在并聯(lián)的公共點(diǎn)處接地。例如，瑤池電廠輸煤變壓器差動(dòng)保護(hù)在變壓器投入時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，最終查明原因?yàn)榈蛪簜?cè)差動(dòng)回路CT接地端未接入接地網(wǎng)，改正后差動(dòng)保護(hù)工作正常。

3.差動(dòng)保護(hù)二次電流回路極性接線不正確，保護(hù)誤動(dòng)。

差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接線，高低壓側(cè)相位極性必須正確，同相位之間反極性接線，即高壓側(cè)CT采用加極性出線，低壓側(cè)CT必須采用減極性出線，這樣才能形成差電流。差動(dòng)電流回路在調(diào)試時(shí)必須進(jìn)行通流試驗(yàn)，測(cè)試差動(dòng)回路六角向量圖，分析測(cè)試結(jié)果是否正確。投運(yùn)后再次測(cè)試差動(dòng)回路六角向量圖，確保極性正確。朱家灣電廠1#主變差動(dòng)保護(hù)經(jīng)常誤動(dòng)，經(jīng)過(guò)對(duì)差動(dòng)回路的CT極性檢查，發(fā)現(xiàn)6KV側(cè)廠用電抗器和下溝煤礦電抗電流合成時(shí)，下溝煤礦電抗器側(cè)電流回路CT極性接錯(cuò)，糾正后該主變差動(dòng)保護(hù)再?zèng)]有誤動(dòng)。

4.新建變電站的主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)在主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)中占了較大的比例，但這種誤動(dòng)一般可在主變投運(yùn)帶負(fù)荷試運(yùn)行的72小時(shí)內(nèi)就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）定值的不合理造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。差動(dòng)速斷是取變壓器的勵(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。定值計(jì)算部門往往根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)將差動(dòng)速斷定值取為5～6Ie。這樣，就會(huì)造成主變?cè)诳蛰d合閘時(shí)出現(xiàn)誤跳閘。一般比率差動(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)行方式下運(yùn)行，由于電流互感器變比、同型系數(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。下溝煤礦2#主變差動(dòng)保護(hù)經(jīng)常在變壓器投運(yùn)時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，對(duì)該變壓器差動(dòng)回路進(jìn)行了全面檢查，未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，充分考慮電流互感器變比、同型系數(shù)、計(jì)算誤差的影響，對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行重新計(jì)算整定后，該主變差動(dòng)保護(hù)工作趨于正常。

（2）電流互感器二次接線方式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，都能得到正確的差電流，對(duì)于微機(jī)保護(hù)來(lái)說(shuō)只需要對(duì)應(yīng)的接線方式與保護(hù)整定值設(shè)置一致。

（3）現(xiàn)場(chǎng)施工接線錯(cuò)誤造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器（CT）極性接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō)每一個(gè)廠家根據(jù)自己產(chǎn)品采用的算法特點(diǎn)有規(guī)定一種默認(rèn)的同名端指向。如果現(xiàn)場(chǎng)的CT極性接反，在主變正常運(yùn)行情況下，差動(dòng)電流回路就會(huì)產(chǎn)生差流，從而造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作；在主變故障情況下，差動(dòng)電流回路電流相互抵消，從而造成差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)作。長(zhǎng)武二甲醚3#主變差動(dòng)保護(hù)，在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)升壓并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，對(duì)該系統(tǒng)一次設(shè)備檢查一切正常，隨后對(duì)CT二次回路及極性檢查，發(fā)現(xiàn)主變10kv側(cè) CT極性接錯(cuò)，改正接線后，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)主變差動(dòng)保護(hù)沒有誤動(dòng)，差動(dòng)保護(hù)工作正常。

相序接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。電力系統(tǒng)正常的相序?yàn)檎颍簿褪且訟相為基準(zhǔn)，B相比A相超前120度，C相比A相滯后120度。如果主變?nèi)我庖粋?cè)的CT出現(xiàn)相序接錯(cuò)的情況，就會(huì)形成差電流，導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。蔣家河煤礦35KV變電站1#主變差動(dòng)保護(hù)經(jīng)常誤動(dòng)，對(duì)CT二次接線進(jìn)行全面檢查未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，接法正確，最終對(duì)一次相序檢查，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)和低壓側(cè)相許不對(duì)應(yīng)，由于安裝單位在施工時(shí)把一次相序弄錯(cuò)了，導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保戶誤動(dòng)，糾正后該主變差動(dòng)保護(hù)再?zèng)]有誤動(dòng)。

開關(guān)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)開關(guān)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)。

三、結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)實(shí)際工作情況，分析總結(jié)了變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的幾種原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。雖然只是針對(duì)變壓器的縱差保護(hù)進(jìn)行分析，但其中一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)也適用于線路縱差保護(hù)和發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)的工程借鑒，值得同行在產(chǎn)品開發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)中參考和借鑒。

（作者單位：彬縣煤炭有限責(zé)任公司，陜西華彬雅店煤業(yè)有限公司）

（責(zé)任編輯：龐永厚）