楊利民 賈懿會(huì)

摘 要：本文從天車滑觸線接地短路引起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作故障入手，對(duì)差動(dòng)保護(hù)原理、變壓器接線組別與CT接線關(guān)系，以及如何測(cè)量變壓器接線組別作了簡(jiǎn)要說(shuō)明，同時(shí)著重從CT、二次線路、保護(hù)定值和諧波等方面介紹了防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的措施。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；CT；接線組別

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）17-0067-02

The Investigation on Wiring of Transformer Differential Protection Device

YANG Limin JIA Yihui

Abstract： In this paper， starting from the fault of transformer differential protection， the principle of differential protection， the connection of transformer connection and CT connection， and how to measure the wiring of transformer were briefly described. At the same time， the measures to prevent the misoperation of differential protection were introduced from the aspects of CT， two lines， and the harmonious wave protection.

Keywords： transformer；differential protection；CT；connection mode

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，基于微機(jī)的差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文就施工中的真實(shí)案例探討差動(dòng)保護(hù)接線問(wèn)題，并對(duì)差動(dòng)保護(hù)的靈敏性、可靠性、選擇性及防止勿動(dòng)的措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象

煉鋼廠480T天車供電2#變壓器容量10 000kVA，連續(xù)3次出現(xiàn)天車滑線接地放炮導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。這期間，對(duì)變壓器、高壓柜進(jìn)行多次檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。

2 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析

差動(dòng)保護(hù)是繼電保護(hù)的一種，是根據(jù)“電路中流入節(jié)點(diǎn)電流的總和等于零”原理制成的。差動(dòng)保護(hù)把被保護(hù)的電氣設(shè)備看成是一個(gè)接點(diǎn)， 那么正常時(shí)流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流相等，差動(dòng)電流等于零。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流不相等，差動(dòng)電流大于零。當(dāng)差動(dòng)電流大于差動(dòng)保護(hù)裝置的整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作將被保護(hù)設(shè)備的各側(cè)斷路器跳開(kāi)，使故障設(shè)備斷開(kāi)電源。

2.1 差動(dòng)保護(hù)原理

差動(dòng)保護(hù)主要利用基爾霍夫電流定理[1]。變壓器差動(dòng)保護(hù)是防止變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，接線方式按回路電流法原理把變壓器兩側(cè)電流互感器二次線圈接成環(huán)流。變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，如果忽略不平衡電流，在兩個(gè)電流互感器（CT）二次回路臂上沒(méi)有電流流入繼電器，即I2=I1，流過(guò)繼電器KD的電流為0，如圖1所示。

2.2 保護(hù)誤動(dòng)原因查找

因差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單、使用電氣量單純、保護(hù)范圍明確和動(dòng)作不需延時(shí)，所以一直用于變壓器（T）主保護(hù)。由于滑線放炮屬于保護(hù)外故障，所以變壓器差動(dòng)保護(hù)該動(dòng)作。對(duì)變壓器、開(kāi)關(guān)柜及相關(guān)一次設(shè)備再次進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)檢查，包括測(cè)試直流電阻、絕緣、泄漏和耐壓等試驗(yàn)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)都在《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定范圍內(nèi)。再次檢查變壓器高低壓側(cè)CT及二次回路接線——CT進(jìn)入保護(hù)裝置接線組別為Y/Y，而變壓器本身接線組別為Y/△-11，進(jìn)入綜合保護(hù)屏（綜保）原副邊電流相位相差30°，保護(hù)裝置一直存在不平衡電流，正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷小，不平衡電流?。还收蠒r(shí)，系統(tǒng)電流增大，不平衡電流也會(huì)按相應(yīng)比例增大，大于保護(hù)定值時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

3 變壓器差動(dòng)保護(hù)接線方法

通常，差動(dòng)保護(hù)接線是根據(jù)變壓器接線組別和CT極性確定接線方式。變壓器接線組別和CT極性可以根據(jù)銘牌或測(cè)量得知。然而，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，目前差動(dòng)保護(hù)設(shè)備均配有液晶顯示裝置，可以顯示變壓器高低壓側(cè)三相電流、相位等數(shù)據(jù)。假若接線前不方便測(cè)量變壓器接線組別、CT極性或者知道這些數(shù)據(jù)但需要判斷差動(dòng)保護(hù)接線是否正確，方法如下。

通常情況，保護(hù)裝置接線均以高壓側(cè)為基準(zhǔn)，即高壓側(cè)三相角度：A為0°，B為-120°，C為+120°；變壓器低壓側(cè)電流相位理論值應(yīng)該為a：-30°，b：-150°，c：+90°，根據(jù)差動(dòng)保護(hù)矢量和為零的原理，低壓側(cè)接入保護(hù)的接線應(yīng)讓保護(hù)裝置顯示低壓側(cè)電流相位為a：-150°，b：+90°，c：-30°（其他變比設(shè)置不變，本例是采用綜保內(nèi)部補(bǔ)償，假若采用外部接線補(bǔ)償，還要考慮接線組別不同所產(chǎn)生[3]倍電流誤差的問(wèn)題）。假若低壓側(cè)a相顯示-30°，則證明低壓側(cè)a相極性接錯(cuò)?？偠灾梢愿鶕?jù)差動(dòng)保護(hù)裝置顯示角度的不同，判斷CT接線的關(guān)系，然后將錯(cuò)誤接線調(diào)換，最終得到正確的接線。

4 防止誤動(dòng)的措施

4.1 嚴(yán)格檢查電流互感器

4.1.1 減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流。變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)用的電流互感器選用變壓器差動(dòng)保護(hù)專用的D級(jí)電流互感器。當(dāng)通過(guò)外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)回路的二次負(fù)荷要能滿足10%誤差的要求。

4.1.2 減小電流互感器的二次負(fù)荷。減小電流互感器的二次負(fù)荷實(shí)際上相當(dāng)于減小二次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵(lì)磁電流。減小二次負(fù)荷的常用辦法有減小控制電纜的電阻（適當(dāng)增大導(dǎo)線截面，盡量縮短控制電纜長(zhǎng)度），采用弱電控制用的電流互感器（二次額定電流為1A）等。

4.1.3 采用帶小氣隙的電流互感器。帶小氣隙的電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側(cè)電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和，因而勵(lì)磁電流較小，有利于減小不平衡電流，同時(shí)也改善了電流互感器的暫態(tài)特性。

4.2 嚴(yán)格檢查保護(hù)接線

保護(hù)接線必須正確，任意一相極性接反，都會(huì)產(chǎn)生不平衡電流，從而使保護(hù)誤動(dòng)作。因差動(dòng)保護(hù)是反映變壓器等被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部短路故障的主保護(hù)，在電流互感器二次側(cè)，應(yīng)按循環(huán)電流法接線，兩端電流互感器的同極性端子應(yīng)朝向同一方向，即兩只電流互感器的二次側(cè)異極性相連，差動(dòng)繼電器電流線圈并聯(lián)在兩只電流互感器連線之間。同時(shí)，為減小暫態(tài)過(guò)程中最大不平衡電流的影響，差動(dòng)保護(hù)（繼電器）回路中應(yīng)經(jīng)中間速飽和變流器接入差動(dòng)回路，非周期分量不易通過(guò)速飽和變流器傳到二次側(cè)。

4.3 嚴(yán)格核定保護(hù)定值

計(jì)算、校核保護(hù)定值時(shí)，要依據(jù)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)不同類別進(jìn)行確定。采用常規(guī)的電磁型、半導(dǎo)體式保護(hù)，主要有比率制動(dòng)式和有直流助磁特性的差動(dòng)保護(hù)。比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)定值計(jì)算時(shí)，根據(jù)比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的特性，要計(jì)算兩個(gè)定值，即最小動(dòng)作電流和制動(dòng)系數(shù)，最小動(dòng)作電流不能小于繼電器的固有動(dòng)作電流，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》要求具有比率制動(dòng)的發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)電流Idz=（0.1～0.3）IN，一般取0.2IN，制動(dòng)系數(shù)建議取0.3～0.4。計(jì)算有直流助磁特性的差動(dòng)保護(hù)定值時(shí)，其動(dòng)作電流要按躲過(guò)外部故障時(shí)的最大不平衡電流和電流互感器二次回路斷線整定，同時(shí)要整定電流回路斷線信號(hào)。

4.4 保護(hù)裝置的投切、更換必須做預(yù)防性試驗(yàn)

保護(hù)裝置更換、升級(jí)后要對(duì)保護(hù)裝置、二次回路進(jìn)行檢查試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)要測(cè)試差動(dòng)保護(hù)二次回路的直流電阻，檢查其接線是否牢固，回路接線是否正確。安裝和檢修后，在投入運(yùn)行前要對(duì)電流互感器的極性進(jìn)行校核，即一次側(cè)電流從端子L1流入，而二次側(cè)電流從其同極性端子K1流出。可采用直流法、交流法、儀表直接測(cè)量法對(duì)電流互感器的極性進(jìn)行校核。

4.5 采用比率差動(dòng)保護(hù)

比率差動(dòng)保護(hù)是差動(dòng)保護(hù)的一種。差動(dòng)保護(hù)需采取比率差動(dòng)的原理：防止在變壓器區(qū)外故障（穿越性故障）時(shí)，高低壓側(cè)CT傳變特性不一致，導(dǎo)致差流，并且超過(guò)定值而動(dòng)作。當(dāng)采用了帶比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)后，隨著穿越電流的增大，差動(dòng)啟動(dòng)的門(mén)檻將會(huì)抬高，可保證穿越性故障不誤動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜鵬飛.變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析及對(duì)策[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2011（1）：13.