變電站變壓器差動保護(hù)問題的分析

樊靜

摘 要：變壓器是變電站的最主要的設(shè)備之一，而作為變壓器主保護(hù)的差動保護(hù)在變壓器運(yùn)行過程中常常發(fā)生問題。本文探析了變壓器差動保護(hù)的某些誤動作，發(fā)現(xiàn)了幾種導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作的誘因，分析并找出了避免變壓器差動保護(hù)失效的方法，使變壓器差動保護(hù)的可靠性有所提高，從而增強(qiáng)了變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變電站；變壓器；差動保護(hù)問題；方法

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0123-01

引 言

變電站變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，差動保護(hù)作為變壓器的主要保護(hù)措施得到了很大的改進(jìn)，但仍存在一些誤操作問題。這可能導(dǎo)致變電站運(yùn)行異常，嚴(yán)重影響變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此，本文對變壓器差動保護(hù)進(jìn)行了分析。找出防止變壓器差動保護(hù)故障的對策，為變電站的正常運(yùn)行提供幫助。

1 變壓器差動保護(hù)

1.1 變壓器差動保護(hù)的作用

差動保護(hù)能正確區(qū)分被保護(hù)原件保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障，并能瞬時切除保護(hù)區(qū)內(nèi)故障。變壓器保護(hù)用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)。

1.2 比例差動保護(hù)的特點(diǎn)

流入差動繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時的交叉電流有關(guān)。交叉電流越大，不平衡電流越大。具有制動特性的差動繼電器利用這種特性引入制動電流，可以反映變壓器通過電流的大小。繼電器的工作電流不按最大通過電流設(shè)定，而是根據(jù)制動電流自動調(diào)整。當(dāng)故障電流很大，負(fù)載電流的影響可以忽略時，各種制動電流選擇方法都具有較高的靈敏度；只有當(dāng)故障電流和負(fù)載電流接近甚至更小時，分析各種制動電流的相對大小才有意義。變壓器繞組匝間短路時比較常見的故障形式，如果短路匝數(shù)很小，雖然短路繞組流過大電流，但故障電流到變壓器側(cè)并不大，甚至小于負(fù)載電流。如何提高匝間短路時的變壓器縱差保護(hù)靈敏度，仍是一個重要的問題。

利用諧波制動器能夠有效的判斷變壓器是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，如果變壓器的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生了突變，那么必然會產(chǎn)生二次諧波分量，這樣就可以通過諧波制動器檢測到異常的波段，從而及時的找到變壓力的故障位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變壓器的異常示警[2]。

2 變電站中變壓器引起差動保護(hù)誤動的原因及處理措施

2.1 由各側(cè)電流互感器誤差及斷線引起的保護(hù)誤動作

變壓器差動保護(hù)各側(cè)采用的電流互感器器型號不同，當(dāng)它們的特性差別較大時，會引起較大的不平衡電流?？梢圆捎靡韵麓胧p小不平衡電流：選用高飽和倍數(shù)差動保護(hù)專用D級電流互感器，并在外部短路最大短路電流下按10%誤差曲線校驗(yàn)互感器二次負(fù)荷。合理選擇變壓器的二次連接導(dǎo)線截面，可以減少二次負(fù)載，使兩側(cè)差動保護(hù)臂的阻抗接近，減少不平衡電流。采用芯內(nèi)氣隙較小的電流互感器，可以減小芯內(nèi)剩余電流的影響，使磁路特性取決于氣隙大小，從而減小非線性誤差，從而改善變壓器的工作條件，使兩個變壓器的特性趨于一致，減小不平衡電流。

當(dāng)電流互感器斷開連接時，電流突然下降。因此，可以根據(jù)故障相電流突然變化超過給定值來判斷電流互感器是否斷開。當(dāng)發(fā)生這種情況時，可以將差動鎖鎖在正常負(fù)載下，以防止變壓器差動保護(hù)不受影響。

2.2 變壓器暫態(tài)過程中的差動保護(hù)誤動作

差動保護(hù)在外部短路的瞬態(tài)過程中需要避免不平衡電流，因?yàn)樗罅康姆侵芷谠跁r間軸一側(cè)鐵芯中磁感應(yīng)強(qiáng)度沿著部分磁滯回線變化，速飽和變流器的二次繞組感應(yīng)電動勢很小，可以防止誤動作，由于磁回路具有很大的電感，不平衡電流最大值出現(xiàn)的時間較遲。

雖然短路電流在初始瞬時也有一定的非周期分量，但它衰減很快，只會暫時延遲周期分量的變化。在周期分量衰減后，只有短路電流的周期分量通過速度飽和變換器的一次繞組。此時磁芯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化較大。速度飽和變換器二次繞組產(chǎn)生較大的電動勢，是差動繼電器的可靠動作。

防止暫態(tài)過程中不平衡電流引起的誤動的措施一般為：對于中小型電力變壓器，允許增加運(yùn)行電流，避免暫態(tài)不平衡電流的影響稍有延遲；中速飽和電流調(diào)節(jié)器與差動電路相連，其核心具有速度飽和特性，能抵抗帶有大非周期分量的外部短路瞬態(tài)不平衡電流；采用具有制動特性的差動繼電器，制動方案具有磁制動和幅度比較制動。

2.3 變電站中勵磁涌流導(dǎo)致變壓器差動保護(hù)誤動作

變壓器在正常工作下勵磁電流值很小，一般情況下是不會超過其額定電流的3～5%。但當(dāng)變壓器空載接通或外部故障排除后恢復(fù)電壓時，可能會出現(xiàn)較大的勵磁電流值。在此瞬變過程中變壓器勵磁電流變?yōu)橛苛麟娏?，其值可達(dá)到額定電流的6～8倍。

勵磁涌流具有以下特點(diǎn)：包含很大的成分的周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時間軸一側(cè)；包含大量的告辭諧波，且以二次諧波為主，約占基波30～40%以上；波形之間出現(xiàn)間斷角可達(dá)80°以上。

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：采用速度飽和鐵芯的差動繼電器；通過二次諧波制動，避免了沖擊電流；通過波形間斷角的比較，區(qū)分了內(nèi)部故障和涌流；并適當(dāng)?shù)卦黾幼儔浩鞅?，以減少短路電流的倍數(shù)。

3 結(jié) 語

在電力系統(tǒng)變電站中，繼電保護(hù)中變壓器差動保護(hù)的主要目的是變壓器運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)并正確處理變壓器區(qū)內(nèi)故障。因此，為了提高變壓器差動保護(hù)的可靠性和穩(wěn)定性，有必要確保每一個重要環(huán)節(jié)并采取合理的對策，確保變壓器及整個電網(wǎng)的運(yùn)行安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇貴標(biāo).變壓器差動保護(hù)誤動分析及對策[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2009（08）：303～304.

[2]唐 勇，朱明輝.變電站電力變壓器差動保護(hù)運(yùn)行若干問題淺談[J].中國電力教育，2006（S1）：13～16.

[3]甘韶忠，葉東印，閆啟祥.110kV變電站變壓器差動保護(hù)動作原因分析[J].繼電器，2006（18）：66～68.

收稿日期：2018-9-22