變電站變壓器差動保護問題探討

文/王思，內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

變電站變壓器差動保護問題探討

文/王思，內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關鍵的主設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務，變壓器差動保護中諸多問題，不能夠很好的解決這些問題，就會直接影響變壓器差動保護的性能，甚至造成變壓器差動保護的誤動或拒動。

變電站；差動保護；變壓器；方法

變壓器作為輸配電系統(tǒng)中的重要設備，在輸配電系統(tǒng)及電網(wǎng)中，占有十分重要的地位，如發(fā)生故障，將危及供用電系統(tǒng)的安全運行和電網(wǎng)的穩(wěn)定性、供電的可靠性。因此怎樣避免由于變壓器故障，而危及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，則需要快速、及時的切除掉故障的變壓器，所以需要設置變壓器的繼電保護。

1 變電站中變壓器差動保護的工作原理

在變電站的正常運行中，當變壓器的內部產生故障時，兩邊就會向該點供給短路的電流，差動保護因感受到此點的電流不正常而作出相應的保護動作。當變電站中的變壓器在正常工作時或者是出現(xiàn)問題時，變壓器的流入電流等于流出電流，差動保護感受不到電流的不正常而不會作出相應的保護動作。一般在變壓器的兩邊都安裝了電流互感器，其中接的線是按循環(huán)電流法接的，流過變壓器中的電流是兩邊電流互感器的二次電流的差，所以差動保護的變壓器是接在差動回路上的，當變壓器正常工作或者出現(xiàn)問題時，其差動回路的電流為零。

2 變電站中變壓器產生差動保護誤動的因素與處理措施

2.1 電流互感器二次回路因斷線引起的保護誤動

在變電站中，一般電磁式的變壓器在差動保護時有電流互感器回路接線，要消除因變壓器的電阻不同導致的高、低壓兩邊的電流相位差以及在差動回路中的不平衡電流。而針對Y/d11接線方式的變壓器，因為三角形側的電流相位比星形的超前30°，因此，要將變壓器一側的星形電流互感器二次側接成三角形，同時將其電流相位校正過來。而微機變壓器的差動保護要是依據(jù)Y/d變換產生的相位來進行內部的“相位補償”計算。

電流互感器發(fā)生斷線后，產生的主要結果就是電流下降，在繼電保護中，只要進行合理的判斷，就可以很好的解決其二次回路因斷線導致的差動保護誤動作問題。比如，因一側的電流不平衡而致使的電流互感器斷線，這種情況可以根據(jù)故障相電流的突變量超過給定值，可判斷出電流互感器斷線問題，當出現(xiàn)這種情況后可在正常負載時閉鎖差動，達到防止變壓器差動保護發(fā)生誤動作。

2.2 變壓器的區(qū)外問題導致的差動保護誤操作

當變電站的變壓器在區(qū)外發(fā)生問題時，其兩側出現(xiàn)很大的電流差，比如導致的短路電流就很大，而兩側使用的互感器是不一樣的，一般發(fā)生短路電流較大的一邊使用的是P級互感器（不帶暫態(tài)特性的電流互感器），而收藏到于短路電流較小的一邊上使用的是TPY級互感器（帶暫態(tài)特性的電流互感器）；在其短路電流中包括很大的和諧波與非周期分量，當出現(xiàn)問題的時切除瞬間，因為存在剩磁的原因，電壓在恢復時產生各大小不一樣的涌流，針對一些感性與容性等特殊負載的存在，會導致不同側的短路電流發(fā)生相位偏移，從而產生比較大的差流。

一般變壓器發(fā)生區(qū)外的問題在時間里，其差動保護一般是不會發(fā)生誤動的，只有在故障問題的瞬間其差動保護才會出現(xiàn)誤動。針對一些常見問題進行錄波分析，并且對現(xiàn)場的試驗仿真與進行錄波數(shù)據(jù)分析可知，發(fā)生故障時，會出現(xiàn)和諧與非周期性的分量，并出現(xiàn)較大的短路電流，同時發(fā)生問題的這段時間里也會發(fā)生較大的不平衡分量（可能大于差動動作的門檻值），而其制動的電流卻較大，發(fā)生誤動作的點一般落在非動作區(qū)域。當在瞬間切除故障時，兩邊的互感器的暫態(tài)分量衰減的程度發(fā)生了不同，這個時候在差流還是很大，但制動的電流卻好小，因此保護動作的點就會移動，差動保護就會發(fā)生誤動作。預防變壓器區(qū)外因出現(xiàn)的問題而造成的保護誤動作措施一般是：（1）裝置要設置先進的工作原理進行保護；（2）其定值不能低于0.4In；（3）針對變電站的硬件的計算準確度以及采樣精度進行提高；（4）變壓器兩邊的TA最好選用同一個的型號，這樣可在達到更好的工作效果。

2.3 變電站中勵磁涌流導致變壓器差動保護誤動的原因

變壓器在正常工作下其電流值很小，這也是其勵磁涌流的特點，一般情況下是不會超過其額定電流的3%～5%。但當變壓器的外部發(fā)生短路問題時，因為電壓發(fā)生下降，勵磁電流此時就很小，因此對于其勵磁電流沒有什么影響。

在變壓器發(fā)生故障問題后，當電壓正常恢復時，因為變壓器中的磁通快速的增強，而使得其鐵芯立即達到飽和狀態(tài)，其相對的導磁率接近1，變壓器本身的繞組電感而降低，此時就伴隨出現(xiàn)很大值的勵磁涌流，其中也包括許多的高次諧波與非周期分量，最主要的是以數(shù)值可以達到額定電流的六到八倍以上的二次諧波為主，發(fā)生尖頂形狀的勵磁涌流。特別注意的是，浪涌電流與變壓器的激磁涌流一樣，只會流過變壓器一邊，在變壓器空投合閘或者是切除的外部短路的電壓正?；謴瓦^程中，全部的激磁涌流都會流入到差動回路，并且在一臺變壓器產生激磁涌流的同時，跟其他的并聯(lián)運行的變壓器中還會產生浪涌電流，也會全部流入差動回路，導致變壓器差動保護發(fā)生誤動作。

根據(jù)波形特征的情況是處理勵磁涌流問題最根本的措施，一般主變差動保護所使用的電流互感器，除必須帶有氣隙的D級的鐵芯互感器外，還必須適當?shù)脑龃笃潆娏骰ジ衅髯儽?，從而達到降低其短路電流發(fā)生的倍數(shù)，有效地削弱勵磁涌流，減少差動回路中的不平衡電流，提高差動保護的靈敏度，這樣對于避免變壓器保護區(qū)外的故障問題，特別是最嚴重的三相金屬性短路而致使的主變差動保護誤動作更有效果。

3 結束語

目前變壓器微機保護裝置已經普遍應用，其保護原理仍沒有太大的突破，但實現(xiàn)的手段上有了根本的變化。微機保護與以往的繼電保護相比，由于采用了數(shù)字計算技術實現(xiàn)各種保護功能，因此具有靈活性大、可靠性高、易于獲得附加功能和維護調試方便的優(yōu)點。但是變壓器差動保護的誤動原因仍是多方面的，我們只有在安裝調試過程中把每一環(huán)節(jié)工作做好，把該考慮的問題考慮周全，做好細節(jié)，嚴把整組試驗關，積極采取相應措施，以避免變壓器在運行中差動保護的誤動作。

[1]劉宇.特高壓變壓器主保護及工程應用研究[D].北京：華北電力大學，2005.

[2]張豐和.數(shù)字化變電站主變壓器差動速斷保護誤動事件分析[J].廣西電力，2015(05).