電廠差動保護誤動作的原因分析

王愛+石培進

摘要： 電廠卸煤變差動保護發(fā)生誤動作現(xiàn)象，我們對其保護回路進行了具體研究，結(jié)合相應(yīng)的保護原理，著重由電流互感器的特性入手，經(jīng)過分析檢驗，得到結(jié)論，由于電流互感器二次負(fù)載超出了額定負(fù)載，導(dǎo)致差動保護誤動作。

Abstract： The phenomenon of malfunction of differential protection for coal unloading inpower plant often appears， this paper researches the protection of the circuit. Based on the related protection principles， the characteristics of the current transformer are analyzed and tested， and the results are obtained that， because the twice load of the current transformer beyond the rated load， the malfunction of differential protection will appear.

關(guān)鍵詞： 差動保護；誤動作；電流互感器；二次負(fù)荷

Key words： differential protection；malfunction；current transformer；secondary load

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）29-0127-02

0 引言

差動保護主要用來保護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，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流的和正比于故障點電流，差動繼電器動作。

變壓器的差動保護都是縱聯(lián)差動保護，反應(yīng)被保護變壓器各端流入和流出電流的相量差。變壓器縱差保護單相原理圖中互感器二次側(cè)采用環(huán)流法接線，對雙繞組變壓器實現(xiàn)縱差動保護的原理接線如圖1所示。

1 A卸煤變差動保護概況

電廠2×300MW機組卸煤變母線室A卸煤變壓器裝設(shè)三相完全縱差動保護，其動作原理為：三相任意一相差流大于動作值便啟動差動保護出口，其動作邏輯框圖如圖2所示。

卸煤變母線室A卸煤變壓器裝設(shè)的三相完全縱差動保護接線圖如圖3所示。

當(dāng)變壓器在正常工作情況下，電流互感器TA1和TA2的二次側(cè)電流差值為零，保護不動作。當(dāng)電流互感器TA1與TA2之間發(fā)生故障時，造成二次側(cè)差流，啟動差動保護動作。其中，TA1的容量為20VA，其帶額定負(fù)荷為0.8？贅。

一段時間以來，A卸煤變差動保護頻繁誤動作。2015年9月13日，A卸煤變負(fù)荷側(cè)發(fā)生單相接地故障，A卸煤變高壓側(cè)開關(guān)差動保護動作跳閘。經(jīng)分析，由于故障點位于差動保護范圍以外，確認(rèn)此次差動保護屬于誤動作。

2 誤動原因分析

在A卸煤變所裝設(shè)的差動保護中，變壓器低壓側(cè)電流互感器二次側(cè)電纜長708m，經(jīng)實測，其電阻值約為3.5？贅，已經(jīng)遠遠高于其額定負(fù)載阻值0.8？贅。

電流互感器特性分析：電流互感器在理想情況下視其為非功率元件，即一、二次側(cè)電流值為正比關(guān)系，但實際中電流互感器會產(chǎn)生一定的誤差，下面就其誤差的產(chǎn)生原因做以下分析。

產(chǎn)生誤差的原因：一是電流互感器本身造成的，二是運行和使用方面造成的（即負(fù)載阻抗）。

2.1 本身原因

2.2 負(fù)載阻抗原因

電流互感器鐵心具有飽和的特性。當(dāng)二次側(cè)接一個額定負(fù)載時，若一次電流超出額定電流并繼續(xù)增大，鐵心中的磁通密度也會慢慢增高，導(dǎo)致鐵心飽和，勵磁電流大幅增加。我們在選擇電流互感器時，要求：SN2（額定負(fù)荷）？叟S2（實際負(fù)荷）。

設(shè)KTA為電流互感器的變化，其一次電流與二次電流有I2=I1/KTA的關(guān)系，在KTA為常數(shù)（電流互感器不飽和）時，是一條直線，如圖5中的直線所示。

當(dāng)電流互感器鐵芯開始飽和后，I2與I1/KTA就不會繼續(xù)保持線性關(guān)系，而是開始如圖5所示，呈鐵芯的磁化曲線狀。此外，當(dāng)電流互感器的一次電流I1等于最大短路電流時，其變化誤差必須≤10%。

由上述分析可知：電流互感器二次負(fù)載阻抗的大小對互感器的飽和度有很大影響。電流互感器鐵芯飽和和二次負(fù)載過大導(dǎo)致了運行和使用中造成的測量誤差過大。因為如果電流互感器的二次負(fù)載阻抗增加很多，超過自身的核定負(fù)載時，其二次端電壓和電勢就會增大，同時提高勵磁電流，促使鐵芯進入飽和狀態(tài)，面對這種形勢，電流中的一部分就會用來提供勵磁電流，由此誤差就產(chǎn)生了。

經(jīng)分析，造成這次差動保護誤動的根本原因便是TA1二次負(fù)載超出額定負(fù)載，當(dāng)區(qū)外故障時，TA1飽和，與TA2形成差流，造成誤動。如圖6所示。

3 總結(jié)

差動保護對各方面的要求都很高，比如要求電流的幅值轉(zhuǎn)變和相位轉(zhuǎn)變的準(zhǔn)確度高、電流互感器的剩磁小、接線準(zhǔn)確牢固等，這對我們的日常維護工作也提出了很高的要求。系統(tǒng)故障時繼電保護開始發(fā)揮作用，繼電保護工作的正確性直接影響著對故障電流、電壓傳變的準(zhǔn)確性。而由于故障時電流大幅度增大及其它客觀原因的限制，導(dǎo)致電流互感器很容易出現(xiàn)飽和，而一旦出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，其正確性就會大打折扣，所以對于繼電保護所使用的電流互感器要求很高。由于各種保護工作原理不同，所保護的元件不同，對于電流互感器準(zhǔn)確級和容量的要求也不同。本文通過一次由于電流互感器飽和而造成的差動保護誤動現(xiàn)象，對導(dǎo)致電流互感器產(chǎn)生誤差的原因進行了分析與研究，由于電流互感器二次側(cè)負(fù)荷超過額定負(fù)荷所導(dǎo)致的互感器飽和，進一步造成了差動保護的誤動作問題，已經(jīng)基本解決了。

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