廣東省輸變電工程有限公司 凌正茂

變壓器保護(hù)常采用縱聯(lián)差動保護(hù)和非電量保護(hù)作為主保護(hù)，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部短路故障時，變壓器兩側(cè)的電流互感器檢測到差流，保護(hù)裝置計算的差流值大于差動動作值時，保護(hù)發(fā)出跳閘命令。而當(dāng)發(fā)生外部短路，正確配置的差動繼電器在極端條件下由于不平衡電流、勵磁涌流等干擾下，保護(hù)發(fā)生誤動。本文在從理論上分析差動誤動原因，求各種情況下流入繼電器的不平衡電流，并提出措施減少不平衡電流的產(chǎn)生，從而提高差動保護(hù)的可靠性。

1 變壓器差動保護(hù)原理

電力變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中不同等級電壓之間聯(lián)系的紐帶，廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行牽涉面非常大，所造成損失往往難以估量。變壓器在實際運(yùn)行時除受自然環(huán)境影響，還受到承載負(fù)荷的瞬時擾動，長期運(yùn)行的變壓器容易出現(xiàn)各種故障和異常情況。作為變壓器主保護(hù)的縱聯(lián)差動(簡稱差動)保護(hù)和非電量保護(hù)，如果發(fā)生故障不能快速切除，不但會損壞變壓器，甚至?xí)l(fā)系統(tǒng)事故或大面積停電事故。因此，變壓器的繼電保護(hù)歷來是廠站保護(hù)中的重中之重，受到極大關(guān)注。

變壓器差動保護(hù)的原理是：在變壓器的各側(cè)繞組裝設(shè)電流互感器，二次繞組按照循環(huán)電流法接線，各側(cè)CT端子引出線按同極性方向依次相連，同時串入差動繼電器。此時差動繼電器中流過電流是變壓器二次電流差值。在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時流過差動繼電器的差流應(yīng)為零。變壓器差動保護(hù)需要對數(shù)值進(jìn)行如下幾類處理：一是對變壓器不同側(cè)的差動互感器二次電流進(jìn)行移相；二是濾除區(qū)外接地故障時流過變壓器的零序電流；三是使變壓器各側(cè)差動互感器二次電流用平衡系數(shù)加以折算。

2 差動保護(hù)誤動原因

提高變壓器差動保護(hù)的可靠性，必須先對差動保護(hù)容易產(chǎn)生誤動的原因進(jìn)行分析，之后才能進(jìn)一步找到解決問題的辦法。

2.1 不平衡電流引起差動保護(hù)誤動

正常運(yùn)行狀態(tài)下，變壓器差動保護(hù)繼電器不會檢測到差流。但如果發(fā)生外部短路故障，外部流經(jīng)一個非常大的短路電流，同時短路電流的暫態(tài)特性中含有大量非周期和諧波電流分量，使得勵磁電流急劇增大。單相變壓器參數(shù)折算后等效電路如圖1所示：電流互感器流經(jīng)的一次電流I1呈飽和狀態(tài)，低壓側(cè)互感器的二次負(fù)載電流I2很難跟隨一次值一致變化，從而出現(xiàn)較大的不平衡電流流入差動繼電器，如果不平衡電流瞬時峰值達(dá)到差動動作值，差動繼電器則會出口動作。研究如何減小該不平衡電流值，對提高保護(hù)動作可靠性有重要意義。

圖1 雙繞組單相變壓器等效電路

2.2 CT二次回路斷線引起差動保護(hù)誤動

如果變壓器不同側(cè)的接線組別不一致，則由于高低壓側(cè)電流存在相位差，從而差動回路會產(chǎn)生不平衡電流。傳統(tǒng)的差動保護(hù)對此的處理方法是：改變CT二次回路接線來實現(xiàn)一次組別的“相位補(bǔ)償”。例如雙繞組變壓器最通常采用的是Y/dll接線，該種接線方法使得一次三角形側(cè)電流相位超前一次星形側(cè)300o，二次回路接線需將變壓器星形側(cè)的CT二次側(cè)接成三角形，而三角形側(cè)的CT接成星形，采用此方法調(diào)整后流入差動繼電器的差流相位差恢復(fù)為零。目前變壓器差動保護(hù)多采用軟件移相法，無需對CT二次接線進(jìn)行更改，對于任意接線組別的變壓器，其CT二次回路都可以采用全星型連接，Y，d變換由微機(jī)裝置進(jìn)行“相位補(bǔ)償”計算來實現(xiàn)內(nèi)部移相，具體方法為“對稱分量法” 經(jīng)“矩陣變換”計算得出。

CT如果發(fā)生二次回路斷線，最明顯特征是電流會立刻下降。在微機(jī)保護(hù)中，若某側(cè)電流只有一相或兩相電流為零，剩余其他相電流與起動電流相等，故障相電流的突變量大于定值，同時滿足上述條件則判定為CT斷線。差動裝置會閉鎖差動，防止變壓器差動保護(hù)誤動作。

2.3 區(qū)外故障引起的差動保護(hù)誤動

當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)外故障時，有如下幾種原因容易產(chǎn)生差流：

（1）電流互感器(TA)本身存在誤差或不同型號TA的轉(zhuǎn)化差異較大，造成各側(cè)電流不一致；當(dāng)二側(cè)互感器型號不一致，特別是發(fā)生短路故障的一側(cè)使用P級互感器，保護(hù)級互感器，而短路電流小的一側(cè)使用TPY級互感器，而此時短路電流較大，兩側(cè)的暫態(tài)特性差異使得一、二次側(cè)傳送差異非常大。

（2）當(dāng)變壓器進(jìn)行有載調(diào)壓操作時，分接頭動作后電壓發(fā)生波動產(chǎn)生不平衡電流。

3 減少差動誤動可能性的措施

減少差動保護(hù)在區(qū)外故障下誤動可能性，可從如下幾方面著手，減小流入差動繼電器的不平衡電流值，增大制動性能。

（1）在進(jìn)行繼電保護(hù)定值計算時，保護(hù)門檻定值不宜設(shè)置低，一般整定在0.4 In或以上較合適。

（2）兩側(cè)TA盡量選用同一型號的，可以同為P級或TPY級互感器，減少兩側(cè)TA的不平衡性，使用TPY級互感器效果較好。

（3）提高硬件的采樣精確度和防抖精度?？梢詮木幹频能浖郑瑏矸乐箙^(qū)外故障切除時對保護(hù)造成的誤動。

4 結(jié)論

隨著計算機(jī)水平的發(fā)展，保護(hù)裝置硬件不斷升級，軟件計算逐步采用多種差動原理，采樣精度和計算準(zhǔn)確度也在提高。但仍存在諸多因素有可能造成變壓器差動保護(hù)動作。本文從容易產(chǎn)生差動誤動的原因分析入手，分析各種情況下流入繼電器的不平衡電流，并提出措施減少不平衡電流的產(chǎn)生，從而提高差動保護(hù)的可靠性。我們只有在調(diào)試過程中把每一環(huán)節(jié)工作做細(xì)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，及時多方溝通，可以保證差動保護(hù)的可靠性，最大程度的降低差動保護(hù)的誤動作概率。