曾妍

(廣西電網(wǎng)公司靈山供電公司，廣西 靈山 535400)

1 引言

電力變壓器廣泛存在于各級電網(wǎng)中，是聯(lián)系不同電壓等級不可缺少的設(shè)備，一般從發(fā)電、輸電、配電一直到用戶用電需要經(jīng)過3～4次的電壓等級的變換。變壓器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，其運行正常與否直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的可靠性，因此要求變壓器繼電保護具有較高的可靠性［1－4］。變壓器的故障會對供電可靠性和系統(tǒng)安全運行帶來嚴(yán)重影響，而且大容量的變壓器也是十分貴重的設(shè)備。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，超高壓輸電線路在我國的建設(shè)越來越普遍，大容量超高壓的大型電力變壓器的應(yīng)用也隨之?dāng)U大，這就要求變壓器保護不僅可靠，而且要快速。但是變壓器保護的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于系統(tǒng)發(fā)展的速度，據(jù)統(tǒng)計目前變壓器保護動作正確率普遍不高，有時候會出現(xiàn)一些原因不明的誤動，傳統(tǒng)的保護原理、保護方法面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)［5－14］。因此研究出可靠的判據(jù)，防止變壓器保護誤動，具有較大的理論和工程應(yīng)用價值。

基于此，本文重點分析變壓器差動保護的基本原理、差動保護誤動作的原因以及防治措施。

2 差動保護的基本原理

變壓器的主保護一般選用電流縱差動保護，其不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時的切除保護區(qū)內(nèi)各種故障，具有很多優(yōu)良特點。圖1所示為雙繞組單相變壓器縱差動保護的原理接線圖，I·1、I·2分別為變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的一次電流，參考方向為母線指向變壓器;I·'1、I·'2為相應(yīng)的電流互感器二次電流。

圖1 雙繞組單相變壓器縱差動保護的原理接線圖

由圖1可知，流入差動變壓器KD的差動電流為:

縱差動保護的判據(jù)為:

式中，Iset為縱差動保護的動作電流;Ir=為差動電流的有效值。

設(shè)變壓器的變比為:

nt=U1/U2

則式(1)可變換為:

式(3)可表示為:

如果選擇電流互感器的變比使之滿足:

式(4)可變?yōu)?

如果忽略變壓器的損耗，則正常運行和區(qū)外故障時一次電流的關(guān)系為:

根據(jù)上式，正常運行和變壓器外部故障時，差動電流為零，保護不會動作;如果變壓器內(nèi)部任何一點故障時，包括電流互感器與變壓器之間的引線，只要故障電流大于差動保護繼電器的動作電流時，差動保護就可以迅速動作。

當(dāng)變壓器電流互感器飽和、變壓器變比調(diào)整等時，差動保護會產(chǎn)生不平衡電流。針對不同狀況引起的不同的不平衡電流，需要引入制動電流，使差動保護不誤動作。根據(jù)制動電流與差動電流比值大小來判斷保護是否動作，這種判據(jù)方法稱為比率差動。差動保護要根據(jù)變壓器變比及各側(cè)電流互感器變比將各側(cè)二次電流進(jìn)行折算，使差動電流能真實反映實際一次差動電流。

3 差動保護誤動作的原因

變壓器差動保護裝置的準(zhǔn)確動作依賴于保護正確的整定值與正確的接線。由于變壓器各側(cè)的繞組接線方式、電壓等級、電流互感器的型號、比率都不同，而且主變壓器的短路電流、勵磁涌流、鐵芯飽和等諸多因素的影響，使變壓器差動保護取樣的不平衡電流值可達(dá)到一個較大的數(shù)量級數(shù)值，尤其是在整定值不匹配或者保護接線不正確的情況下，產(chǎn)生的不平衡電流將大于保護的整定值，此時就會造成誤動，就會對電網(wǎng)運行帶來嚴(yán)重的危害。

變壓器差動保護誤動的原因很多，下面給出一些常見的誤動作原因:

(1)常見原因是變壓器分接頭調(diào)整問題，一般變壓器高壓繞組有調(diào)壓分接頭，有的還要求變壓器能夠有載調(diào)壓，此時會導(dǎo)致不平衡電流增大，當(dāng)大于保護的整定值時就會造成保護誤動;

(2)由變壓器涌流引起的差動保護誤動事故也較常見，一般情況下變壓器鐵芯沒有飽和，其工作在線性區(qū)域，此時勵磁電流較小，差動保護一般不會誤動，但在一些過渡過程中或變壓器帶有沖擊負(fù)荷時，變壓器的鐵芯就會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，產(chǎn)生幾倍甚至十幾倍額定電流的勵磁涌流，容易引起變壓器差動保護誤動;

(3)變壓器如果在保護區(qū)外發(fā)生故障時，變壓器一次側(cè)電流的非周期分量較大，如變壓器各側(cè)的電流互感器飽和特性不一樣，易引起某一側(cè)的電流互感器飽和，產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流，可能會引起差動保護誤動。在外部故障切除過程中，由于電流互感器的局部暫態(tài)飽和也可能會引起差動保護的誤動;

(4)在穩(wěn)態(tài)過勵磁情況下，變壓器也會有勵磁電流劇增的狀況出現(xiàn)，就會引起差動保護非選擇性的誤動;

(5)如果變壓器內(nèi)部匝間輕微有故障時，雖然流過短路環(huán)的電流很大，但流入差動回路的電流可能很小，可能小于保護的整定值，此時就會影響到差動保護的靈敏動作。

在一般變電站中，差動保護是主變壓器的主保護，其安全可靠性對變壓器保護影響最為關(guān)鍵。變壓器的差動保護在變壓器正常運行和區(qū)外故障時，理想狀況下流入差動繼電器的電流為零，保護裝置不動作。但是在工程中變壓器在正常運行或區(qū)外故障時都有可能產(chǎn)生較大的不平衡電流，不平衡電流有可能大于差動保護的整定動作值，就可能引起變壓器差動保護的誤動作。

4 差動保護誤動作防治措施

變壓器差動保護誤動作會給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行造成很大威脅，同時也會造成巨大的經(jīng)濟損失，所以必須對變壓器差動保護采取防治措施。

(1)變壓器差動保護的電流互感器應(yīng)選用D級電流互感器。如果工程運行中的差動保護已選用了其他型號的電流互感器，為了消除不平衡電流，變壓器兩側(cè)的電流互感器應(yīng)按10%誤差曲線選擇，而且在整定變壓器差動繼電器的動作電流時要引入同型號系數(shù)Ktx，修正型號異同的影響，以防止繼電器誤動;

(2)電力系統(tǒng)中運行的變壓器差動保護裝置通常采用DCD－2型差動繼電器DCD－2型差動繼電器是由DC－11/0.2型電流繼電器和帶短路線圈的速飽和變流器組成的，變壓器勵磁涌流帶來的不平衡電流影響能夠被其短路線圈可靠地消除;

(3)在變壓器正常運行和保護區(qū)外故障時，盡量減少差動電壓，減少穩(wěn)態(tài)時的不平衡電流，防止繼電器誤動;

(4)改進(jìn)差動繼電器，比如更換容量較大的繼電器接點、增長繼電器接點距離等，可以有效解決繼電器合閘時的擊穿問題，防止繼電器誤動;

(5)在變壓器運行過程中，要定期檢查差動繼電器的工作狀況是否正常。運行維護人員要定期檢查變壓器差動保護的工作狀況，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，做好預(yù)防措施。

正確應(yīng)用變壓器的縱聯(lián)差動保護是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的重要保障之一，運行中對差動保護要求有很高的可靠性。變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特點獨特，因此必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析變壓器運行的各個細(xì)節(jié)，全面了解變壓器縱聯(lián)差動保護的原理與特點，采取相應(yīng)措施，合理選擇變壓器電流互感器，提高和增強繼電保護運行人員的技術(shù)水平和責(zé)任心，杜絕事故發(fā)生，確保差動保護可靠動作，從而保證變壓器可靠運行。

5 總結(jié)

工程運行經(jīng)驗表明，細(xì)小的錯誤都有可能引起繼電保護裝置的誤動作，因此必須充分認(rèn)識和重視二次回路的誤接線問題，只有在運行過程中切實按照相關(guān)規(guī)程、反措要求施工，才能從根本上杜絕不必要的二次回路誤接線，從而保證繼電保護裝置的正確動作和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

本文總結(jié)了變壓器差動保護誤動作的幾種典型原因，并介紹了差動保護誤動作的防治措施。大量研究表明:差動保護原理應(yīng)用于變壓器不夠完善，因為變壓器不同于輸電線路，不適用基爾霍夫電流定律，因為變壓器不是純電路設(shè)備，它是由磁路聯(lián)系的若干獨立電路組成的。因此在工程中要積極研究更為完善的變壓器微機保護，嚴(yán)格根據(jù)有關(guān)規(guī)程和導(dǎo)則判斷變器的故障性質(zhì)，以采取合理的措施進(jìn)行處理，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全、可靠、經(jīng)濟運行。

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