摘要：隨著電網(wǎng)互聯(lián)的迅猛發(fā)展，大型電力變壓器在電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯，其自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)不菲，且承載著區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)全部的能量轉(zhuǎn)換。一旦變壓器因故障遭受破壞時(shí)，將引起長(zhǎng)時(shí)間的大面積停電，勢(shì)必會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，提高變壓器保護(hù)動(dòng)作的正確率，對(duì)創(chuàng)建一個(gè)安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，有著舉足輕重的意義。

差動(dòng)保護(hù)一直作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)之一，但當(dāng)變壓器空載合閘或切除外部故障電壓恢復(fù)時(shí)，將會(huì)造成勵(lì)磁涌流的激增，極有可能引起該保護(hù)誤動(dòng)作。為了有效提高變壓器保護(hù)動(dòng)作的正確率，通常用比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)。

關(guān)鍵詞：變壓器；主保護(hù)；比率差動(dòng)保護(hù)；正確率

1.電力變壓器保護(hù)配置現(xiàn)狀

實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)變壓器容量和其重要性配置性能良好，來選取動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。

變壓器故障主要可以分為油箱外部故障和油箱內(nèi)部故障。油箱外部故障主要有引出線和套管上發(fā)生的相間短路及接地故障；油箱內(nèi)部故障主要有繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。同時(shí)，變壓器保護(hù)分為電氣量保護(hù)和非電氣量保護(hù)兩大類。電氣量保護(hù)主要有差動(dòng)保護(hù)、相間阻抗與接地阻抗保護(hù)、負(fù)荷電壓閉鎖方向過流保護(hù)、主變壓器過勵(lì)磁保護(hù)、零序電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等；非電氣量保護(hù)主要有瓦斯保護(hù)、壓力釋放、油/繞組溫度保護(hù)等。

2.差動(dòng)保護(hù)原理分析

2.1差動(dòng)保護(hù)原理

差動(dòng)保護(hù)是按比較各側(cè)電流大小和相位而構(gòu)成的一種保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)由于能靈敏地辨別區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障，且不需與其他保護(hù)配合，迅速無延時(shí)地切除區(qū)內(nèi)各種故障。因此廣泛應(yīng)用為變壓器的主保護(hù)。

大電網(wǎng)中通常采用三相三繞組變壓器，并且采用YYd11接線方式。因各側(cè)電流相位不一致，則需要改變差動(dòng)保護(hù)接線方式，來消除因電流相位不一致產(chǎn)生的不平衡電流。對(duì)于數(shù)字式保護(hù)，一般將星形側(cè)三相電流直接接入保護(hù)裝置內(nèi)，應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)折算，以簡(jiǎn)化接線。在該變壓器中，接入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為

變壓器差動(dòng)保護(hù)整定需要躲過差動(dòng)回路的不平衡電流 ，產(chǎn)生不平衡電流的原因有：計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致；由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭；電流互感器傳變誤差；變壓器勵(lì)磁涌流。

防止不平衡電流產(chǎn)生的措施有：

1）主變差動(dòng)保護(hù)采用間斷角制動(dòng)原理、二次諧波制動(dòng)原理、波形對(duì)稱原理躲過變壓器勵(lì)磁涌流的影響；

2）增大啟動(dòng)電流值以躲開主變保護(hù)范圍外部短路時(shí)最大不平衡電流；

3）采用軟件進(jìn)行相位補(bǔ)償及電流數(shù)值補(bǔ)償，使電流趨于平衡。

2.2比率差動(dòng)保護(hù)原理

變壓器差動(dòng)保護(hù)整定需要躲過流經(jīng)差動(dòng)回路的不平衡電流，該不平衡電流與變壓器外部故障時(shí)的穿越電流有關(guān)。穿越電流越大，不平衡電流也越大，比率差動(dòng)保護(hù)正是根據(jù)這一特點(diǎn)，在差動(dòng)繼電器中引入一個(gè)能反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，繼電器動(dòng)作電流不再是按躲過最大不平衡電流整定，而是根據(jù)制動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整。穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性如圖2-2。

在各種運(yùn)行方式下，比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流均為穩(wěn)態(tài)比率啟動(dòng)定值電流 ，采用比率差動(dòng)保護(hù)可根據(jù)制動(dòng)電流的選擇。當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，希望制動(dòng)量盡量小，以提高保護(hù)的靈敏度；當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，又希望增大制動(dòng)量以確保保護(hù)不誤動(dòng)。通過整定比率制動(dòng)系數(shù)和拐點(diǎn)選擇，提高保護(hù)的靈敏性。

3.比率差動(dòng)保護(hù)在實(shí)際保護(hù)配置中應(yīng)用

RCS-978系列數(shù)字式變壓器保護(hù)適用于220kV及以上電壓等級(jí)，且需配置雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)的各種接線方式的變壓器。這里就以廣泛應(yīng)用的RCS-978為例，來說明比率差動(dòng)保護(hù)在變壓器保護(hù)裝置中的配置情況。

3.1 RCS-978配置的變壓器主保護(hù)

1）穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)

穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)按相判別，滿足動(dòng)作條件后，式2-4所描述的比率差動(dòng)保護(hù)經(jīng)TA飽和判別，TA斷線判別（可選擇），勵(lì)磁涌流判別后出口。它可以保證靈敏度，同時(shí)由于TA飽和判據(jù)的引入，區(qū)外故障引起TA飽和不會(huì)誤動(dòng)。式2-5所描述的比率差動(dòng)保護(hù)只經(jīng)TA斷線判別（可選擇），勵(lì)磁涌流判別后出口。它利用其比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA飽和時(shí)能可靠正確動(dòng)作。

2）差動(dòng)速斷保護(hù)

當(dāng)任一相電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作跳開變壓器各側(cè)開關(guān)。

3）工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)

該保護(hù)制動(dòng)電流工頻變化量，通常取最大相制動(dòng)。裝置中按相判別，當(dāng)滿足條件時(shí)，工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)經(jīng)涌流判別元件，過勵(lì)磁元件閉鎖后出口。

4）零序比率差動(dòng)/分側(cè)差動(dòng)保護(hù)

零序比率差動(dòng)和分側(cè)差動(dòng)保護(hù)主要用于自藕變壓器，零序差動(dòng)保護(hù)各側(cè)零序電流通過裝置自產(chǎn)得到，可避免各側(cè)零序TA校驗(yàn)問題。

RCS-978微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)采用△→Y移相校正方式，即用軟件在△側(cè)進(jìn)行電流相位校正，而在Y側(cè)進(jìn)行零序電流補(bǔ)償。

3.2 RCS-978配置的變壓器后備保護(hù)

通常有負(fù)荷電壓閉鎖方向過流、零序方向過流、間隙零序過流等保護(hù)。

3.3 異常告警

通常設(shè)置有過負(fù)荷報(bào)警、啟動(dòng)冷卻器、過載閉鎖有載調(diào)壓、零序電壓報(bào)警、差流異常報(bào)警、零序差流異常報(bào)警、差動(dòng)回路TA斷線、TA異常報(bào)警和TV異常報(bào)警等。

4.結(jié)論

變壓器差動(dòng)保護(hù)是主變壓器最重要的保護(hù)之一，但由于變比和聯(lián)結(jié)組別不同，各側(cè)電流大小及相位也不同，將會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。在構(gòu)成保護(hù)前必須消除這些干擾。穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)用來區(qū)分差流是內(nèi)部故障亦或是不平衡輸出所引起的，具有良好的可靠性和靈敏性。因此，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際配置合適的差動(dòng)保護(hù)，對(duì)提高保護(hù)可靠性、保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：

陳國(guó)雄：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局