变压器综合差动保护中差流速断保护误动分析及措施

变压器综合差动保护中差流速断保护误动分析及措施

张晓威刘红梅

吉林省集安市云峰发电厂发电部吉林集安134200

摘要：变压器综合差动保护是将几台并列运行的变压器单独的差动回路经过一定的程序算法“综合”而成，由于其接线简单、自适应一次系统设备灵活切换等功能，在现场应用较为广泛。但在一些比较特殊的运行方式下，如果保护装置程序没有完全结合现场的实际情况，也可能会出现一些意想不到的问题。文章就云峰发电厂两台并列运行的地区变压器在冲击合闸时差流速断保护误动的问题，介绍了变压器差动速断保护的特点，并提出了几点建议。

关键词：变压器差动保护差流速断励磁涌流

1引言

变压器差动保护是按电源侧电流和负荷侧电流是否平衡的原理来设计的。如果多台变压器并列运行，其运行方式较灵活，为了使变压器的差动保护能适应一次系统的切换，特设计变压器综合差动保护，即将所有并列变压器电源侧电流和负荷侧电流分别接入差动保护，保护内部程序自动将电源侧、负荷侧电流求相量和，然后再将求相量和后的电流进行比较，以确定变压器是否存在故障。云峰发电厂66kV系统有两台并列运行的变压器，大修后同时对两台变压器冲击合闸试验，差流速断保护动作，后经采取相应措施，差动速断误动的问题暂时得以解决。但笔者觉得措施并不十全十美，存在一定的弊端，下面就其中涉及的几个问题进行阐述。

2云峰发电厂66kV系统概况

2.1系统保护配置图

注：为论述方便，保护配置图中仅将差动保护标出，其他保护省略。变压器差动保护型号为WFB-812A，差动保护采用比例制动原理，比例制动差动保护采用二次谐波闭锁。

2.266kV运行方式简述

正常运行时，62B、64B可以并列运行，分别经662断路器、664断路器带云中线、云满线输送负荷；此外，也可两台变压器经662断路器或664断路器带两条线路或一台变压经662断路器、664断路器带两条线路输送负荷等，运行方式较为灵活。为此特配置型号为WFB-812A变压器综合差动保护，以自适应这种灵活的运行方式，保证正常运行方式下，变压器差动保护电源侧和负荷侧电流始终保持平衡，差动保护区内故障时有选择的正确动作。

3冲击合闸试验时差流速断保护误动分析

3.1冲击合闸时一次运行方式

冲击合闸前，602断路器在切，4号机在运行，604断路器在合，62乙、64乙在合，62B、64B空载，欲合650断路器同时对62B、64B冲击试验。

3.2冲击合闸过程

变压器综合差动保护正常投入，当运行人员合上650断路器冲击合闸后，变压器差流速断保护动作，将650断路器跳开。

现场初步分析，可能是两台变压器同时冲击合闸时，变压器差动保护没有被可靠闭锁。现场技术人员临时将二次谐波制动系数由0.2下调至0.15，以提高二次谐波闭锁差动保护的能力。但再次冲击合闸时，差动速断保护再次动作，问题仍没有解决。

3.3保护误动分析

之后，现场技术人员调阅保护装置调试报告，报告显示变压器差动保护受二次谐波闭锁良好，结合厂家技术人员录得的冲击时的差动回路电流的波形图，变压器在冲击合闸时，励磁涌流较大，但比例制动差动保护被二次谐波正确闭锁，误动的是差流速断保护，原因在于差流速断保护不受二次谐波的闭锁。

变压器比例制动差动保护、差流速断保护原理图如下：

由上图可以看出，当差动电流达到差动速断保护定值以上时，差动保护将瞬时动作，不受二次谐波的闭锁。依据《继电保护整定导则》，差动速断定值一般整定为变压器额定电流的4～8倍。而冲击合闸时，两台变压器可能同时产生较大的励磁涌流，叠加后的励磁涌流将全部计入差动保护的差流中，如果大于差动速断保护的定值，将会引起保护的误动。

3.4现场采取的措施

3.4.1采用投、切连片的方法

根据一次运行方式，LP1、LP2、LP3、LP4分别用于控制变压器电源侧、负荷侧电流量是否计入差动回路，由运行人员人为控制。在对两台变压器同时冲击合闸时，LP1或LP2只投其一，这样只有一台变压器冲击合闸时的励磁涌流计入差动回路，按4～8倍额定电流整定的差动速断保护将不会误动。待冲击合闸结束后，再人为将之前退出的控制连片投入，而励磁涌流经过数秒的衰减，已经变得可以忽略，保护也将正常工作。

3.4.2采用提高差动速断保护定值方法

鉴于以上投、退控制连片的弊端，现场技术人员又提出了提高差动速断保护定值的方法。具体将差动速断保护定值由原来4倍的额定电流变为10倍的额定电流。此法虽然解决了保护误动的问题，但却是以牺牲保护的灵敏度为代价的。如果按10倍额定电流整定差动速断保护，经短路电流计算，该定值不能满足差动速断保护灵敏系数不小于1.2的技术规定。

3.4.3增加冲击合闸判别的开入回路

借鉴有些保护装置针对一次设备不同运行方式有多套定值的方法，不妨将此思路也应用到现场的差动速断保护中去。具体设置两套差动速断定值，一套高定值专门针对两台变压器冲击合闸，定值整定为10倍的额定电流，以保证两台变压器冲击合闸时差流速断保护不误动；另一套低定值针对正常的运行方式，在兼顾保护有足够灵敏度的前提下，按《继电保护整定导则》规定的4～8倍额定电流来整定。同时增加冲击合闸判别回路，即保护装置能准确识别变压器冲击合闸的操作过程，自动将定值切换至预先设定好的高值，并将此过程展宽一段时间，待检测到冲击合闸过程结束、励磁通流衰减至一定程度后，再自动将定值降至正常运行时的低值。依据这一思路，应给保护装置增加识别变压器冲击合闸的功能。目前，几大继电保护厂家对变压器励磁涌流的识别、冲击合闸过程的判断都有着较为完善、成熟的技术，例如间断角原理、波形对称原理、二次谐波原理等，只是这部分技术主要用于为保护装置识别出变压器冲击合闸过程，进而闭锁比率制动差动保护。结合云峰厂以上我们讨论的问题，如果将这一技术赋予一项新的功能：用于变压器差动速断保护高、低定值的切换，其实现手段会非常简单。只需将软件中的相关程序略加修改即可，同时也不会有任何硬件的投资。下面就以常用的二次谐波识别励磁涌流原理为例，简单介绍一下这一技术。其逻辑框图下：

增加此逻辑后，既可避免两台变压器冲击合闸时较大的励磁涌流使差动速断保护误动，也不影响正常运行时差动速断保护的灵敏度，同时也没有人为误操作的可能，可谓两全其美。

如果考虑到冲击合闸至故障变压器，差动速断保护因采用高定值而灵敏度可能不够时，同法可将变压器的后备保护（如过流保护）设置高、低两套定值，以便在提高差动速断保护定值的同时，自动降低变压器后备保护的定值，使主保护和后备保护相互配合，最终实现继电保护可靠性、灵敏性最大限度的有效统一。

参考文献：

【1】WFB-800系列微机保护装置技术说明书1998

【2】国家电力调度通信中心继电保护实用技术问答中国电力出版社2008

【3】国家电力调度通信中心国家电网公司继电保护培训教材2009