變壓器差動保護誤動原因分析

陳繼祥

摘要：變壓器的運行是保證電力輸送穩(wěn)定的基礎(chǔ)設(shè)施，需要對其進行差動保護，但是在實際運行中可能會出現(xiàn)差動保護誤動的現(xiàn)象。對此，本文將簡單分析變壓器差動保護的基本原理，然后對變壓器差動保護誤動因素、解決措施等，進行深入的總結(jié)、分析，以期為相關(guān)人員提供參考，強化差動保護的性能，提高變壓器運行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：變壓器;差動保護;誤動原因; 對策

變壓器保護常采用縱聯(lián)差動保護和非電量保護作為主保護，當發(fā)生內(nèi)部短路故障時，變壓器兩側(cè)的電流互感器檢測到差流，保護裝置計算的差流值大于差動動作值時，保護發(fā)出跳閘命令。而當發(fā)生外部短路，正確配置的差動繼電器在極端條件下由于不平衡電流、勵磁涌流等干擾下，保護發(fā)生誤動。

1.變壓器差動保護原理

電力變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中不同等級電壓之間聯(lián)系的紐帶，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，變壓器的安全穩(wěn)定運行牽涉面非常大，所造成損失往往難以估量。變壓器在實際運行時除受自然環(huán)境影響，還受到承載負荷的瞬時擾動，長期運行的變壓器容易出現(xiàn)各種故障和異常情況。作為變壓器主保護的縱聯(lián)差動（簡稱差動）保護和非電量保護，如果發(fā)生故障不能快速切除，不但會損壞變壓器，甚至會引發(fā)系統(tǒng)事故或大面積停電事故。因此，變壓器的繼電保護歷來是廠站保護中的重中之重，受到極大關(guān)注。

變壓器差動保護的原理是：在變壓器的各側(cè)繞組裝設(shè)電流互感器，二次繞組按照循環(huán)電流法接線，各側(cè)CT端子引出線按同極性方向依次相連，同時串入差動繼電器。此時差動繼電器中流過電流是變壓器二次電流差值。在正常運行和區(qū)外故障時流過差動繼電器的差流應(yīng)為零。變壓器差動保護需要對數(shù)值進行如下幾類處理：一是對變壓器不同側(cè)的差動互感器二次電流進行移相;二是濾除區(qū)外接地故障時流過變壓器的零序電流;三是使變壓器各側(cè)差動互感器二次電流用平衡系數(shù)加以折算。

2.變壓器差動保護誤動的主要因素

2.1不平衡電流

在正常狀態(tài)下，變壓器中的差動保護繼電器并不會實現(xiàn)對電流的檢測，但是如果出現(xiàn)外部故障問題，就會出現(xiàn)一個很大的短路電流，并且其中含有諧波分量、非周期電流等，進而導致勵磁電流出現(xiàn)急劇增加的現(xiàn)象。如：在電流互感器中所流經(jīng)的 I1（一次電流）為飽和狀態(tài)，而低壓側(cè)的互感器中 I2（二次負載電流）無法及時出現(xiàn)變化，所以就會有不平衡的電流進入到變壓器差動繼電器中。此時，如果系統(tǒng)中的不平衡電流，在一瞬間就達到峰值狀態(tài)，就會使得繼電器出現(xiàn)誤動作的現(xiàn)象。所以，需要減小甚至避免不平衡電流的出現(xiàn)，提高變壓器差動保護的作用。

2.2 CT二次回路斷線引起差動保護誤動

如果變壓器不同側(cè)的接線組別不一致，則由于高低壓側(cè)電流存在相位差，從而差動回路會產(chǎn)生不平衡電流。傳統(tǒng)的差動保護對此的處理方法是：改變CT二次回路接線來實現(xiàn)一次組別的“相位補償”。例如雙繞組變壓器最通常采用的是Y/dll接線，該種接線方法使得一次三角形側(cè)電流相位超前一次星形側(cè)300o，二次回路接線需將變壓器星形側(cè)的CT二次側(cè)接成三角形，而三角形側(cè)的CT接成星形，采用此方法調(diào)整后流入差動繼電器的差流相位差恢復為零。目前變壓器差動保護多采用軟件移相法，無需對CT二次接線進行更改，對于任意接線組別的變壓器，其CT二次回路都可以采用全星型連接，Y，d變換由微機裝置進行“相位補償”計算來實現(xiàn)內(nèi)部移相，具體方法為“對稱分量法” 經(jīng)“矩陣變換”計算得出。

CT如果發(fā)生二次回路斷線，最明顯特征是電流會立刻下降。在微機保護中，若某側(cè)電流只有一相或兩相電流為零，剩余其他相電流與起動電流相等，故障相電流的突變量大于定值，同時滿足上述條件則判定為CT斷線。差動裝置會閉鎖差動，防止變壓器差動保護誤動作。

2.3區(qū)外故障

如果變壓器的外區(qū)出現(xiàn)故障問題，會存在以下幾方面的因素出現(xiàn)差流，進而導致差動保護誤動：（1）電流互感器存在明顯的誤差，或者因為型號的差異出現(xiàn)更加明顯的誤差，使得不同側(cè)的電流不一致。在兩側(cè)互感器型號不同的情況下，尤其是在故障一側(cè)運用 P 級的互感器，而短路電流較小的一側(cè)如果安裝的是 TPY 級互感器，就會因為電流較大的原因使得暫態(tài)差異加大，此時就會出現(xiàn)差動保護誤動的現(xiàn)象。（2）在對變壓器進行調(diào)壓的過程中，電壓會在分接頭以后出現(xiàn)波動的現(xiàn)象，此時就會相應(yīng)的出現(xiàn)不平衡電流問題，導致差動保護誤動。

3.變壓器差動保護誤動的解決措施

3.1 重視設(shè)備的選擇

在電力系統(tǒng)長期運行的狀態(tài)下，不僅變壓器需要進行差動保護，實際上發(fā)電機也需要實現(xiàn)差動保護，通過這樣的方式保證變壓器、發(fā)電機都能夠具備更強的穩(wěn)定性。基于這一前提條件，可以保證電網(wǎng)可以為電力用戶提供更高質(zhì)量的電力資源，同時增強變壓器運行環(huán)境的安全性，實現(xiàn)對工作人員的基本保護。另外，在對變壓器進行差動保護的過程中，需要對故障差動保護、非故障差動保護進行區(qū)分，同時在電力系統(tǒng)的運行中可以更加靈活、快速的確定發(fā)生故障的區(qū)域、位置，進而為工作人員的檢修提供有價值的參考。同時，避免差動保護誤動的關(guān)鍵，實際上需要提高其速動性，只有這樣的設(shè)備才可以在變壓器發(fā)生故障時，第一時間做出準確的反應(yīng)。

3.2優(yōu)化電流互感器

就變壓器差動保護誤動的問題來說，其中如果使用 P類電流互感器，很可能會產(chǎn)生暫態(tài)飽和的現(xiàn)象，或者因為其他問題而出現(xiàn)誤動等。為了解決因此而出現(xiàn)的差動保護差動問題，工作人員可以基于兩方面進行優(yōu)化與處理：（1）盡可能使用其他不同類型的電流互動感，但是其必須具備抗暫態(tài)飽和問題的性能。（2）在變電站中繼電保護裝置是非常重要設(shè)備、部件，所以工作人員必須對其性能進行合理的選擇，為實現(xiàn)差動保護的目的提供重要的前提保障，提高變壓器運行的穩(wěn)定性。通過上述的方式，可以在很大程度上對電流互感器進行優(yōu)化，其具備規(guī)避差動保護誤動問題的作用。

3.3 對定值合理調(diào)整

為了可以對變壓器差動保護誤動問題進行預防、解決，工作人員就應(yīng)該對定值進行合理的調(diào)整，將數(shù)值控制在最為科學、合理的范圍內(nèi)。另外，為了實現(xiàn)對二次諧波制動系數(shù)、定值之間的關(guān)系，在完成定值的調(diào)整以后，工作人員還應(yīng)該積極對二次諧波系數(shù)進行針對性的調(diào)整，避免影響二者之間的協(xié)調(diào)性。同時，要想降低工作的難度，在設(shè)計差動保護的初始階段，工作人員應(yīng)該對諸多的細節(jié)進行分析，所以需要保證參加設(shè)計的工作人員，具備專業(yè)的知識、豐富的經(jīng)驗，提高整體方案的合理性、有效性，進而為具體的設(shè)計、使用提供正確的指引。不僅如此，工作中還應(yīng)該增強各項數(shù)據(jù)的精準性，從而實現(xiàn)對差動保護誤動的根本性處理。

3.4 嚴格的遵守規(guī)定

在社會的高速發(fā)展中，我國已有的變電站數(shù)量不斷增加，其中新建的變電站中非常容易出現(xiàn)差動保護誤動問題。針對這樣的問題，需要在具體的使用工作中，嚴格遵守國家的相關(guān)規(guī)定，同時結(jié)合變電站建設(shè)的具體要求，做好相關(guān)的設(shè)計工作、施工工作。同時，因為不同的變電站需要使用不同的變壓器，所以最終的接線方式也明顯不同。對于復雜的接線工作，應(yīng)該投入更多的時間與精力，對設(shè)備是否帶有負荷、電流情況等進行檢查。在這一基礎(chǔ)上，根據(jù)當前的實際情況，對定值等參數(shù)進行準確的確定，在避免差動保護誤動的同時，最大程度增強變壓器的性能，提高變電站運行的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

在電力系統(tǒng)運行的過程中變壓器是確保系統(tǒng)運行電壓調(diào)控的重要設(shè)備，而差動保護裝置是確保變壓器能夠穩(wěn)定運行的重要保護裝置，因此一定要確保差動保護裝置的質(zhì)量，確保發(fā)生問題時其能夠在第一時間進行系統(tǒng)的保護。此外還應(yīng)當避免誤動的產(chǎn)生，在遇到問題時盡快排查，找出問題的所在，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證人們的日常用電。

參考文獻

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