變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析及解決方案

摘 要：該文經(jīng)過對(duì)某電廠廠用變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析，總結(jié)了一些常見的能造成保護(hù)誤動(dòng)的誘因，提出了變壓器差動(dòng)保護(hù)避免區(qū)外故障誤動(dòng)作的防范措施，來提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：差動(dòng)保護(hù)

1、前言：在電力系統(tǒng)中，變壓器是十分重要的供電元件，它的故障將對(duì)供電的可靠性和電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。同時(shí)，大容量的電力變壓器也是十分貴重的設(shè)備。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度，考慮裝設(shè)性能良好、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。我們常常把差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視。在變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)可靠的動(dòng)作切除有故障的變壓器;在變壓器外部發(fā)生故障時(shí)，能夠正確的躲過區(qū)外故障而不誤動(dòng)作。然而，在實(shí)際的運(yùn)行中， 由于這樣或那樣的原因，譬如電氣回路的接線錯(cuò)誤， 以及定值的整定計(jì)算不符合規(guī)程等等，區(qū)外故障時(shí)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的情況時(shí)有發(fā)生。下面就結(jié)合一起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況分析，研究一些控制措施，如何使變壓器差動(dòng)保護(hù)可靠躲過區(qū)外故障，提高正確動(dòng)作率，對(duì)保證供電的可靠性和電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，具有非常重要的作用。

2、廠用變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況綜述：

1、2018年03月9日8：27：38.399，某電廠6KV2B廠用變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，采樣為比例差動(dòng) DIA=2.78A DIB=1.49A DIC=1.57A HIA=3.05A，低壓備自投動(dòng)作后聯(lián)合2C廠用變，2018.03.09.08：27：39.575，6KV2C廠用變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，裝置采樣為比例差動(dòng) DIA=2.38A DIB=1.17A DIC=1.31A HIA=2.10A。

2、2018年03月9日17：01：19.314，某電廠6KV2B廠用變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，采樣為比例差動(dòng) DIA=3.09A DIB=1.59A DIC=1.82A HIA=3.22A，低壓備自投動(dòng)作后聯(lián)合2C廠用變，2018.03.09.17：01：29.258比例差動(dòng)差流越限D(zhuǎn)IA=5.75A DIB=3.05A DIC=3.09A HIA=3.74A，2018.03.09.17：01：35.541，6KV2C廠用變高壓側(cè)過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作跳閘，裝置采樣為IA=6.04A IB=3.16A IC=3.14A I2=2.41A。

廠用變低壓側(cè)差動(dòng)區(qū)外AC相間短路的特征較為明顯;初步分析為6KV2B廠用變差動(dòng)跳閘，低壓側(cè)備自投動(dòng)作后，6KV2C變差動(dòng)跳閘。2C廠用變差動(dòng)保護(hù)躲過外部穿越故障。

電氣一次對(duì)2B、2C廠用變進(jìn)行全面檢查，對(duì)相應(yīng)的斷路器、變壓器、電纜進(jìn)行常規(guī)高壓試驗(yàn)。檢查結(jié)果未見異常。用廠用2B變對(duì)B側(cè)廠用變升壓，逐次投入電場，觀察廠用變差動(dòng)保護(hù)，在升壓過程中確有嚴(yán)重的負(fù)荷不平衡，和負(fù)荷較大幅度波動(dòng)，但三相差流始終保持在0.05A以內(nèi)。

故綜合分析后認(rèn)為2B廠用變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

3、差動(dòng)保護(hù)原理及引起區(qū)外故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的原因：

變壓器在正常負(fù)荷狀態(tài)下，電流互感器的誤差很小。這時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的差回路不平衡電流也很小，但隨著外部短路電流的增大， 電流互感器就可能飽和，誤差也隨之增大，這時(shí)的不平衡電流也隨之增大。當(dāng)電流超過保護(hù)動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)，因此，為了防止變壓器區(qū)外故障發(fā)生時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，需要引入一種手段，使其動(dòng)作特性：動(dòng)作電流值將隨著不平衡電流的增大而按比例增大，并且比不平衡電流增大的還要快，這樣誤動(dòng)就不會(huì)出現(xiàn)。因此，在差動(dòng)保護(hù)中就引入了比率制動(dòng)的這一概念，它以差動(dòng)電流作為動(dòng)作量，外部短路電流作為制動(dòng)量。當(dāng)外部短路電流增大時(shí)，制動(dòng)電流也隨之增大，使繼電器的動(dòng)作電流值也必須相應(yīng)增大，從而有效地防止了變壓器區(qū)外故障發(fā)生時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

3.1、變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)CT接線回路引起的影響：

電流回路接線對(duì)保護(hù)的影響也很重要，可以說是差動(dòng)保護(hù)中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最容易出問題的一個(gè)地方。在施工或檢修過程中，由于人為的因素，常常會(huì)出現(xiàn)一些接線錯(cuò)誤，一個(gè)小小失誤往往引起致命性的嚴(yán)重后果，據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)因電流回路接線錯(cuò)誤導(dǎo)致變壓器區(qū)外故障差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的事故最多。主要表現(xiàn)為：

1）CT開路。線頭松動(dòng)或檢修后漏接線都可以

2）CT抽頭變比取錯(cuò)常。譬如，施工中或檢修后恢復(fù)時(shí)把300/5的抽頭取錯(cuò)為200/5。

3）電流回路出現(xiàn)兩點(diǎn)接地現(xiàn)象，致使流入保護(hù)中電流出現(xiàn)分流。

4）CT的相序、極性有誤或聯(lián)接組別不匹配備。主要是施工安裝人員憑經(jīng)驗(yàn)不按圖紙施工所致。

針對(duì)此類問題對(duì)廠用變高壓測、低壓側(cè)CT回路進(jìn)行阻值及通流檢查，結(jié)果如下：

3.2、CT飽和因素的影響：

變壓器各側(cè)的電壓等級(jí)不一致，所以各側(cè)所選用的CT變比不一致，當(dāng)區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，各側(cè)CT所表現(xiàn)的暫態(tài)特性也不一致， 由于不一致，不平衡電流流入保護(hù)，從而差動(dòng)保護(hù)有可能誤動(dòng)。

對(duì)廠用變高低壓側(cè)CT做V/A特性測試，可以看出高側(cè)CT特性基本一致;低側(cè)CT特性差異較大，低側(cè)CT特性差于高側(cè)CT，區(qū)外故障時(shí)低側(cè)CT將先于高側(cè)飽和;

3.3、諧波電流的影響：

低壓側(cè)A相明顯出現(xiàn)CT飽和現(xiàn)象，其中軟件分析出三次諧波占有20.84%，既然上邊已分析即使是最嚴(yán)重的短路情況都不會(huì)導(dǎo)致CT飽和，而波形顯示低壓側(cè)A相的確已經(jīng)飽和，且低壓B、C相波形明顯畸變，原因只能是廠用變特殊整流負(fù)荷導(dǎo)致奇次諧波分量很大而致使CT飽和差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。而參閱其他電廠相關(guān)文件，引起此類故障的原因主要是因?yàn)槠旁斐桑^偏磁也就是交流電流的正副半周電流波形不對(duì)稱，含有較大的直流分量。含有較大直流分量的電流流過變壓器勢必造成變壓器的飽和。

3.4、保護(hù)定值整定的影響：

因廠用變所帶的負(fù)載是三相不對(duì)稱的整流變，運(yùn)行過程中因整流變的特殊性使電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，在沒有故障的情況下容易引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，而某廠廠用變的定值設(shè)置靈敏性太高，是按照正常的三相對(duì)稱負(fù)載計(jì)算的定值.

4、處理及整改措施：

根據(jù)上述分析，可以認(rèn)為，此次差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)主要是由于差動(dòng)回路電流中諧波分量增加所致，而產(chǎn)生諧波主要是由于整流裝置可控硅的觸發(fā)角不同或器件特性存在差異。故通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮

a） 通過改進(jìn)控制回路并調(diào)整不合格可控硅觸發(fā)角，可使2、3、4、6次等非特征高次諧波基本被消除。

b） 建議在靈敏度要求范圍內(nèi)適當(dāng)提高變壓器差動(dòng)啟動(dòng)值并修改電除塵各電場空開速斷定值以限制穿越故障時(shí)間。

c） 裝設(shè)濾波裝置，濾波裝置的裝設(shè)需要根據(jù)整流裝置產(chǎn)生的高次諧波次數(shù)及高次諧波電流值和無功功率平衡等條件確定。

d） 改善電除塵控制柜的工作環(huán)境，制定了防止由于高溫、電磁干擾等不利因素對(duì)電除塵電路板造成干擾，而影響運(yùn)行的技術(shù)措施。

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作者簡介：

閆國成（1983.3-），男，陜西眉縣人，漢族，工程師，本科學(xué)歷，現(xiàn)任煤矸石發(fā)電有限公司發(fā)電一車間電氣專業(yè)技術(shù)員。