董小錄，李立民

(山西漳澤電力股份有限公司河津發(fā)電分公司，山西 河津 043300)

變壓器差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)，其靈敏性、速動(dòng)性為變壓器穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保證。隨著繼電保護(hù)裝置微機(jī)化，已經(jīng)消除了由于變壓器勵(lì)磁涌流、接線組別、電流互感器型號(hào)及變比引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題。

1 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

1.1 一次系統(tǒng)及保護(hù)配置

某電廠水源地變壓器為升壓變，把廠用6 kV升壓至10 kV后供電，變壓器型號(hào)為：S7-8000/10；冷卻方式為內(nèi)部油自然對(duì)流冷卻方式ONAN（oil natural air natural），額定容量為4000 kVA，接線組別為Y/d1；高壓側(cè)電流210 A，低壓側(cè)額定電流384.9 A。6 kV側(cè)配電流速斷和限時(shí)過(guò)流保護(hù)，10 kV負(fù)荷側(cè)配限時(shí)過(guò)流保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)用電流互感器變比都為（400/5） A。保護(hù)配置如圖1所示。

1.2 保護(hù)動(dòng)作情況

2015年10月22日，某電廠由于外部施工，誤將5011電纜挖斷，導(dǎo)致電纜三相短路，這時(shí)應(yīng)該由5011開關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作切除故障，但水源地變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作跳開5001、6115開關(guān)跳閘，導(dǎo)致10 kV母線全部失電。

1.3 保護(hù)動(dòng)作后現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果

1.3.1 差動(dòng)繼電器動(dòng)作記錄

低壓側(cè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的電流：U相57.71 A，V相24.9 A，W相52.51 A。高壓側(cè)護(hù)動(dòng)作時(shí)的電流：U相32.78 A，V相36.76 A，W相35.06 A。保護(hù)動(dòng)作時(shí)的電流差流：U相2.81 A，V相61.85 A，W相45.79 A。從差動(dòng)繼電器動(dòng)作報(bào)告可見，由于U、W相差流大于動(dòng)作定值造成保護(hù)動(dòng)作跳閘。

1.3.2 差動(dòng)繼電器的校驗(yàn)

水源地變壓器配置東大金智的WDZ-5241差動(dòng)繼電器，電流互感器變比誤差及變壓器相位補(bǔ)償通過(guò)裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。通過(guò)校驗(yàn)，繼電器采樣精度符合要求，動(dòng)作邏輯正確。

1.3.3 差動(dòng)繼電器動(dòng)作時(shí)的二次電流分析

從差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的二次電流錄播圖上分析，0 ms時(shí)，變壓器10 kV為側(cè)U、W兩相短路，42 ms前變壓器接線組別Y/d1，所以10 kV側(cè)故障電流IU=-IW，低壓側(cè)IU=-2IV=-2IW。42 ms時(shí)，變壓器10 kV側(cè)由U、W相短路故障轉(zhuǎn)化為U、V、W三相短路，這時(shí)由于低壓側(cè)電流互感器受系統(tǒng)暫態(tài)份量的影響， 52 ms時(shí)，低壓側(cè)V、W相電流互感器出現(xiàn)了短時(shí)飽和現(xiàn)象，電流出現(xiàn)飽和畸變。而10 kV側(cè)由U、V、W相電流正常，造成V、W相出現(xiàn)較大差流，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，因此建議對(duì)電流互感器誤差進(jìn)行校核。

2 差動(dòng)保護(hù)電流互感器10%誤差校核

2.1 變壓器高低壓側(cè)差動(dòng)保護(hù)用電流互感器伏安

特性和電流互感器二次直阻及二次負(fù)載進(jìn)行測(cè)試計(jì)算

電流互感器伏安特性測(cè)試時(shí)要求其勵(lì)磁電流大于0.1倍的最大一次電流折算到二次的電流。電流互感器伏安特性測(cè)試結(jié)果如表1、表2所示。

圖1 水源地變系統(tǒng)保護(hù)配置圖

表1 10 kV側(cè)電流互感器伏安特性測(cè)試結(jié)果

10 kV側(cè)電流互感器二次直阻為0.27 Ω，二次負(fù)載為0.12 Ω。

2.2 電流互感器10%誤差校核方法說(shuō)明

電流互感器及負(fù)荷等值電路如圖2所示。I1、I2分別為折算到二次側(cè)一、二次電流；I0為電流互感器的勵(lì)磁電流；U2為電流互感器輸出端的電壓； U2＇為電流互感器二次負(fù)載上的電壓；E2為電流互感器的內(nèi)電勢(shì)；Z1、Z2分別為電流互感器的歸算到低壓側(cè)的一、二次阻抗。

圖2 電流互感器等值電路

表2 6 kV側(cè)電流互感器伏安特性測(cè)試結(jié)果

6 kV側(cè)電流互感器二次直阻為0.3 Ω，二次負(fù)載為0.129 Ω。

2.3 電流互感器10%誤差校核

由圖2可知，電流互感器運(yùn)行時(shí)

由圖3電流互感器伏安特性測(cè)試時(shí)可知

圖3 電流互感器伏安特性測(cè)試原理圖

E2=U－I2Z2，這時(shí)I2=I0，U為伏安特性測(cè)試時(shí)的測(cè)試電壓。

當(dāng)電流互感器運(yùn)行中誤差為10%時(shí),即I0為0.1I1，I2為 0.9 I1，分別計(jì)算出 U2和 U2＇為

對(duì)于電流互感器10%校核，計(jì)算其是否滿足10%誤差要求，只要根據(jù)電流互感器伏安特性測(cè)試出0.1I1時(shí)對(duì)應(yīng)的U，計(jì)算出U2，然后將U2和U2＇比較，如果U2>U2＇則電流互感器滿足10%誤差要求，否則不滿足要求。由此分別校核水源地變高低壓側(cè)電流互感器在區(qū)外最大短路情況，如表3、表4所示。

表3 10 kV側(cè)電流互感器10%誤差校核結(jié)果

表4 6 kV側(cè)電流互感器10%誤差校核結(jié)果

計(jì)算可知，對(duì)于10 kV側(cè)電流互感器在區(qū)外短路時(shí)滿足10%誤差要求，而對(duì)于6 kV側(cè)電流互感器在區(qū)外短路時(shí)不滿足10%誤差要求。

3 變壓器低壓側(cè)電流互感器飽和

造成水源地變壓器區(qū)外故障差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因?yàn)? kV側(cè)電流互感器在變壓器外部短路時(shí)不滿足電流互感器滿足10%誤差要求。根據(jù)滿足繼電保護(hù)正確動(dòng)作的要求，選擇的電流互感器的性能應(yīng)首先保證在穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流下的誤差不超過(guò)規(guī)定值。對(duì)于短路電流非周期分量和互感器剩磁的暫態(tài)影響，應(yīng)根據(jù)所在系統(tǒng)暫態(tài)問(wèn)題的嚴(yán)重程度、所接保護(hù)裝置的特性、暫態(tài)飽和可能引起的后果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素來(lái)合理考慮。根據(jù)《電氣裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，電流互感器的一次額定電流不宜小于1.25倍的設(shè)備的額定電流。對(duì)于水源地變壓器雖然正常運(yùn)行負(fù)荷電流不到額定值的50%，但對(duì)應(yīng)6 kV側(cè)的額定電流為384.9 A，選用（400/5） A的電流互感器量程偏小，因此改用伏安特性較高的電流互感器，并將6 kV側(cè)的電流互感器變比為（600/5）A。

4 6 kV側(cè)電流互感器更換后10%誤差計(jì)算

電流互感器伏安特性測(cè)試結(jié)果如表5所示。

表5 更換后的6 kV側(cè)電流互感器伏安特性

6 kV側(cè)電流互感器二次直阻為：0.28 Ω。

電流互感器10%誤差校核見表6。

由計(jì)算可知，更換的6 kV側(cè)電流互感器滿足10%誤差要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)差動(dòng)保護(hù)繼電器的故障錄波圖分析和對(duì)電流互感器10%誤差校核可以確認(rèn)，由于水源地變壓器6 kV側(cè)的電流互感器選型不合理，故障情況電流互感器受暫態(tài)分量的的影響，瞬時(shí)產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，造成水源地變壓器區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)誤動(dòng)作。因此，根據(jù)變壓器的額定電流提高了電流互感器的變比并改用伏安特性較高的電流互感器，消除了電流互感器在變壓器外部故障時(shí)由于電流互感器飽和而導(dǎo)致的差動(dòng)誤動(dòng)作。改造完成后的兩年多時(shí)間內(nèi)，在變壓器外部發(fā)生的幾次故障下，保護(hù)都沒(méi)有發(fā)生誤動(dòng)作。