王 靜 李愛民 王海興

（1.冀北電力有限公司管理培訓(xùn)中心，北京 100084；

2.唐山供電公司，河北 唐山 063000；3.遷安市電力公司，河北 遷安 06440）

電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電氣設(shè)備，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，在有變壓器繞組和引線的多相短路、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路以及繞組匝間短路故障時必須保證可靠動作，因此，對變壓器差動保護(hù)的要求很高。

1 變壓器差動保護(hù)的工作原理

差動保護(hù)的工作原理基爾霍夫電流定律，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時，內(nèi)部不消耗能量，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動保護(hù)不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，內(nèi)部消耗能量，由電源側(cè)向變壓器內(nèi)部提供短路電流，差動保護(hù)感受到差電流，差動保護(hù)動作。差動保護(hù)由比率差動和差動速斷兩個保護(hù)功能組成。

比率差動保護(hù)： 比率差動采用兩段（三段）動作曲線，能夠有效避開正常運(yùn)行時的不平衡電流及勵磁涌流，靈敏度高。其有躲勵磁涌流的閉鎖措施，如二次諧波、波形對稱等。

差動電流速斷保護(hù)：采用三相差動電流中任一相大于差動電流速斷定值時瞬時動作出口，類似于普通過流保護(hù)，該保護(hù)計算更準(zhǔn)確，可以瞬動出口。設(shè)置差動速斷元件的主要原因是：防止在區(qū)內(nèi)故障較高的短路水平時，由于電流互感器的飽和產(chǎn)生諧波量增加，導(dǎo)致諧波制動的比率差動元件拒動。

2 差動保護(hù)誤動原因分析及預(yù)防措施

差動保護(hù)誤動的原因主要有勵磁電流的影響、正常運(yùn)行時的不平衡電流、定值整定錯誤、回路錯誤以及相量檢查錯誤等。下面將逐一進(jìn)行分析。

2.1 變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生及預(yù)防措施

1）變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生及其特點(diǎn)

在變壓器空載投入時，由于變壓器鐵心中的磁通急劇增大，使鐵心瞬間飽和，根據(jù)磁化曲線特性，將產(chǎn)生很大的勵磁電流即勵磁涌流。變壓器在正常運(yùn)行情況下，勵磁電流值很小，一般不超過變壓器額定電流的3%。在變壓器空載投入時，勵磁涌流可達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍。勵磁涌流中含有大量的高次諧波分量及非周期分量，其中二次諧波分量所占比例最大，有時占基波分量的 50%～60%。非周期分量即直流分量則是偏到時間軸的一邊并具有衰減慢的特點(diǎn)。為了防止變壓器的差動保護(hù)誤動，必須采取有效措施。

2）變壓器微機(jī)差動保護(hù)中減小勵磁涌流影響的措施

（1）利用間斷角制動

采用內(nèi)部短路電流和勵磁涌流波形的差別來躲過勵磁涌流。即間斷角鑒別法，正常運(yùn)行時波形無間斷角，空載合閘時電流波形有間斷角，由保護(hù)程序來判斷是內(nèi)部故障，還是勵磁涌流，從而有效防止差動保護(hù)誤動。

（2）利用二次諧波制動

因為在變壓器勵磁涌流中含有大量的二次諧波分量，利用保護(hù)定值二次諧波制動系數(shù)，可以鑒別出變壓器空載合閘時的勵磁涌流與故障電流，從而保證保護(hù)裝置在變壓器空載投入和外部故障切除電壓恢復(fù)時，能有效地制動，防止保護(hù)誤動。

2.2 變壓器差動保護(hù)不平衡電流產(chǎn)生的原因及處理方法

理論上講，變壓器在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時，應(yīng)該有I1=-I2′（I1為原邊二次電流；I2′為副邊二次電流折算值）。然而，實際運(yùn)行中很多因素使其不完全相等，即當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)無故障時存在不平衡電流，該不平衡電流有可能引起保護(hù)誤動。對不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除方法分析如下：

（1）因CT計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生不平衡電流

由于各側(cè)的 CT變比都是標(biāo)準(zhǔn)的，如：600/5、800/1等，變壓器的變比也是一定的，很難完全滿足與變壓器變比匹配的要求，此時差動回路就有不平衡電流流過，可能使保護(hù)誤動。通常利用微機(jī)保護(hù)調(diào)整平衡系數(shù)來消除或減小這個差值，以減小誤動的可能。

（2）因各側(cè)CT型號不同而產(chǎn)生不平衡電流

因各側(cè) CT型號不同，電磁特性等也就不同。因此正常運(yùn)行情況下差動回路中產(chǎn)生在兩臂或三臂的不平衡電流較大，會影響保護(hù)動作行為。在外部故障因某一側(cè)CT飽和而產(chǎn)生大量的不平衡電流時，該不平衡電流即差流，也有可能使差動保護(hù)誤動作，通常采用抬高差動起始動作電流來避免誤動。

（3）因帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生不平衡電流

帶負(fù)荷調(diào)整分接頭是利用有載調(diào)壓變壓器來調(diào)整輸出電壓的常用方法。改變分接頭實際就是改變變壓器的變比，而差動保護(hù)定值不可能跟隨每一次分接頭的調(diào)整進(jìn)行變動，對于已調(diào)整好的差動保護(hù)將產(chǎn)生較大的不平衡電流，通常在定值計算中考慮適當(dāng)?shù)目煽肯禂?shù)以避免誤動。

2.3 定值錯誤引起變壓器差動保護(hù)誤動及預(yù)防措施

若變壓器各側(cè)電流互感器均按照星形接線，且現(xiàn)場整定了KMD、KPM、KPL的值（KMD、KPM、KPL分別為接線組別及平衡系數(shù)），就可以實現(xiàn)差動保護(hù)電流回路相位校正和幅值平衡補(bǔ)償?shù)墓δ?。其中任何一項整定不正確，將使保護(hù)計算邏輯發(fā)生根本性變化，運(yùn)行時會發(fā)生誤動。此類情況防范措施如下：

1）繼電保護(hù)設(shè)計人員應(yīng)熟悉保護(hù)裝置的動作原理和裝置對二次接線的要求，正確設(shè)計出二次回路接線原理圖。

2）現(xiàn)場施工人員應(yīng)當(dāng)在施工前熟悉差動保護(hù)裝置的工作原理，并核對施工圖紙，無誤后再施工。

3）在數(shù)字式變壓器差動保護(hù)定值選取和計算時，要特別注意實際電流互感器二次接線方式，正確選取 KMD值和計算各側(cè)平衡系數(shù)，在其中某個現(xiàn)場條件改變后，這些整定值要做相應(yīng)的調(diào)整。

2.4 差動保護(hù)的二次電流回路接地點(diǎn)錯誤引起保護(hù)誤動及預(yù)防措施

互感器的二次回路必須有可靠的接地，規(guī)程中有明確的規(guī)定：電流互感器的二次回路應(yīng)有且僅有一個接地點(diǎn)，并在配電裝置附近經(jīng)端子排接地，但對于有幾組電流互感器聯(lián)接在一起的保護(hù)裝置，則應(yīng)在保護(hù)屏上經(jīng)端子排接地。工程實踐中曾經(jīng)出現(xiàn)過由于多點(diǎn)接地情況發(fā)生，造成變壓器差動保護(hù)裝置誤動的案例。解決這一問題一方面靠嚴(yán)格驗收，即斷開接地點(diǎn)進(jìn)行絕緣檢查搖測，確保其惟一；另一方面在變壓器投運(yùn)后帶有負(fù)荷的情況下，測量變壓器差動保護(hù)裝置的差流和差壓進(jìn)行判斷。

2.5 變壓器差動保護(hù)帶負(fù)荷測試相量錯誤及防止的措施

變壓器差動保護(hù)原理雖然簡單，但由于人為因素導(dǎo)致誤動、拒動情況較多。為了防范于未然，就必須在變壓器差動保護(hù)第一次投運(yùn)時進(jìn)行帶負(fù)荷相量測試。

在變壓器投運(yùn)后帶有輕負(fù)荷的情況下，由保護(hù)人員用相位表在保護(hù)屏端子排依次測出變壓器各側(cè)三相電流的幅值和相位（相位以某一確定的二次電壓做參考），并記錄，繪出變壓器各側(cè)電流量的相量圖，分析驗證變壓器各側(cè)電流互感器接線是否正確。對于測得的數(shù)據(jù)我們應(yīng)從以下幾方面著手分析。

（1）看電流的一致性

每側(cè)三相電流幅值基本相等，相位互差120°，以逆時針旋轉(zhuǎn)為正相序，并根據(jù)當(dāng)時的負(fù)荷情況計算出相應(yīng)的電流值進(jìn)行校對。

（2）看同名相電流相位，檢查電流回路極性的正確性

這里要將兩種接線分別對待，現(xiàn)在微機(jī)保護(hù)普遍是變壓器各側(cè) CT二次繞組都接成Y型。比如一臺變壓器為 Y-△-11接線，運(yùn)行時，其高壓側(cè)二次電流應(yīng)超前低壓側(cè)150°。

（3）根據(jù)差流大小，檢查整定值的正確性

對于變壓器各側(cè)電流，人為計算應(yīng)有的差流，并與保護(hù)裝置液晶顯示的差流進(jìn)行校核，如果接線正確，測得的差流接近于零。

（4）N相電流檢查

對于變壓器各側(cè)電流，大家經(jīng)常忽視N相電流的檢查，根據(jù)經(jīng)驗，N線電流經(jīng)常反應(yīng)一些接線錯誤?，F(xiàn)場檢查應(yīng)在端子箱處人為封閉一相電流，如果N線不開路，在保護(hù)屏測量N線電流值應(yīng)為所封閉的電流值。N線在正常情況下無電流，即使開路也很難發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)有故障情況下，可能引起差動保護(hù)誤動。

3 提高微機(jī)變壓器保護(hù)動作可靠性的其他措施

為進(jìn)一步提高變壓器保護(hù)動作的可靠性，還要采取其他措施，主要包括：

1）定期對保護(hù)裝置電源進(jìn)行更換，由于電源作為功率支撐，一旦出現(xiàn)問題將使保護(hù)邏輯混亂，引起誤動。在實際運(yùn)行中就曾經(jīng)出現(xiàn)由于差動保護(hù)直流電源輸出異常，造成差動保護(hù)誤動切除變壓器的情況發(fā)生。

2）變電運(yùn)行人員要加強(qiáng)差動保護(hù)運(yùn)行中的監(jiān)視和運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)視。微機(jī)保護(hù)裝置都有很完善的自我檢查程序，內(nèi)部出現(xiàn)異常時能夠報警，變電運(yùn)行人員要及時發(fā)現(xiàn)并上報進(jìn)行處理，必要時申請將有異常的微機(jī)差動保護(hù)退出。當(dāng)前微機(jī)保護(hù)室都加裝了空調(diào)，運(yùn)行人員要及時調(diào)整空調(diào)設(shè)置，保持好保護(hù)室的運(yùn)行工況檢測，防止保護(hù)室環(huán)境溫度和濕度超出裝置要求范圍，以防止微機(jī)差動保護(hù)因為環(huán)境影響出現(xiàn)異常。

3）保護(hù)專業(yè)人員要做好保護(hù)校驗工作。保護(hù)校驗時要認(rèn)真細(xì)致，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行，以便發(fā)現(xiàn)缺陷，提高設(shè)備健康水平。

4）按規(guī)程規(guī)定對保護(hù)回路進(jìn)行絕緣檢查。在實際運(yùn)行中曾經(jīng)發(fā)生由于二次電纜工藝缺陷或受外力作用，導(dǎo)致回路發(fā)生多點(diǎn)接地，引起差動誤動的情況發(fā)生。

4 結(jié)論

差動保護(hù)一定要認(rèn)真對待其電流輸入以及保護(hù)裝置的輸出回路，嚴(yán)格執(zhí)行各種規(guī)程規(guī)定，嚴(yán)密細(xì)致的測量差動保護(hù)的相量，正確分析測量結(jié)果。保護(hù)的正確動作涉及到每一個細(xì)節(jié)，加強(qiáng)每一名保護(hù)工作人員和變電運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉保護(hù)原理，提高業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)責(zé)任心，養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)，保護(hù)校驗實施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，就能更有效的減少差動保護(hù)的誤動作。

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