变压器差动保护误动的原因分析及防范对策

变压器差动保护误动的原因分析及防范对策

张鹏

国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司江苏淮安223002

摘要：变压器在电力系统中是一个重要的组成部分，差动保护是作为变压器相间、匝间和接地短路故障的保护，它是变压器的一种重要的保护形式。针对于此，本文进行了变压器差动保护误动的原因分析及防范措施讨论。

关键词：变压器；差动保护；误动原因；防范对策

前言：

电流差动保护是变压器电气量保护的最重要的主保护之一，变压器差动保护误动行为的发生，能够直接导致停电范围扩大。

1、变压器差动保护的基本概述

1.1基本原理

一般情况下，变压器正常工作或者有区外故障发生时，由基尔霍夫电流定律可知，变压器的电流是不会发生变化的，因此，差动继电器装置是不会发生动作的。但是当变压器的内部发生故障时，变压器内部的电流就会发生故障，差动保护装置接触到的二次电流之和故障点的电流成正相关，这时，差动继电器保护装置就会发生动作。

1.2发展现状

近年来，继电保护工作者对变压器保护做了大量的研究工作，也取得了丰硕的研究成果。当前，研究者对励磁涌流识别采取的手段主要有：间断角原理、波形对称识别原理、二次谐波含量、五次谐波分析等方面，并成熟可靠地大规模运用在电力工程现场中。二次谐波制动原理是利用变压器差动保护中各相差电流之中存在的二次谐波与基波比值，根据比值大小作为鉴别励磁涌流是否需要闭锁的依据，在变压器空载运行时，在其电流中出现较大的励磁涌流，电流波形中存在大量的谐波分量，引起电流波形产生畸变、出现间断角和不对称形态，通过提取差动电流中二次谐波含量、波形中的间断角原理鉴别处理，实现对励磁涌流制动的可靠性进行提升，防止变压器差动保护发生误动作。

2、变压器差动保护误动的原因

2.1变压器励磁涌流

电力变压器的铁芯普遍采用冷轧硅钢片，由于变压器铁芯非线性特性，当铁芯的磁通发生瞬时的改变时，将引起励磁涌流较大的改变。在正常工作过程中，变压器工作区间呈线性，铁芯不会发生饱和，此时励磁涌流较小，不平衡电流也很小，不会造成差动保护的误动作。在空载合闸时，变压器铁芯的磁链不能突然变化，引起在变压器内部瞬时出现巨大的励磁涌流，超出变压器保护设定的保护定值，从而造成差动保护发生误动作的情况。另外，变压器在切除区外故障后，过电压也可能导致励磁涌流剧增，如果保护装置不能够正确有效的对励磁涌流进行识别，有可能造成差动保护误动，影响系统的安全运行。

2.2CT暂态饱和

电磁式变压器差动继电器若按照CT回路接线应该消除保护回路中电流相位差造成的不平衡电流。根据Y/d11接线变压器的特征，由于三角形侧的电流比星位侧的电流超前30°，这就导致电流存在相位差，因此在进行连接时，就需要将三角形侧接上星形侧，而星形侧接上三角形侧，用该种方法对电流进行校正。电流下降是CT断线最为明显的特征，在有微机保护的情况下，根据合理的判断，就可以解决电流互感器二次回路断线情况下变压器误动的问题。例如，当出现一相电流或者两相电流为零，其余电流和起动电流相等，并且出现故障一侧的电流比给定值要高，根据这些特征就可判断出CT断线。当出现CT断线的情况就可以在正常运行的情况下关闭差动，避免出现差动保护误动作。

2.3流变二次回路开路

在实际工作中流变二次回路开路主要存在于高、中、低及变压器本体端子箱中，这主要是因为端子排存在接触不良、继电保护工作人员重复性检查不够、对流变开路未引起足够的认识。由于流变开路，其二次侧将产生很高的电压，危及设备和人生的安全；当穿越性故障发生时，差动保护将误动跳闸。一相断线时，三相电流依然为正相序，最大相电流为断线相的滞后相，其值增大槡3倍；最大相电流与其他两相电流的相位角为150°。

2.4电磁干扰的因素

目前随着计算机技术的快速发展，在电力系统中微机保护技术得以广泛的应用，由于变压器处于变电站开关场内，这种环境下电磁干扰较为恶劣，变压器会受到来自于外部电磁较强的干扰，在长时间电磁干扰下变压器部分装置不可避免的会出现性能下降或是受到不同程度的损害，从而导致差动保护出现误差的情况。

2.5二次回路多点接地

差动回路电流存在多点接地的主要原因是由于电流二次回路绝缘降低。独立流变二次引出电缆在安装施工过程中存在破皮现象，再加上检修人员预试流变时梯子对二次电缆的挤压作用，在阴雨潮湿天气中极易造成流变二次回路多点接地。

2.6现场管理不到位

在变电站验收和运行调试的过程中，一定要加强管理，设备选型和现场施工一定要严格按照相关电力系统相关规程要求，做好现场安全措施，不能有任何的疏忽大意，确保不留下人身和电网设备安全隐患。某110kV变电站在冲击送电的运行方式下，发生的一起差动保护不正确动作的事故情形。分析原因是由于主变高压侧CT选用的不是保护绕组，而是选用普通0.5级的测量绕组，在送电时由于充电电流较大，导致CT饱和，从而造成差动保护误动作。

3、变压器差动保护误动的防范措施

3.1防止产生励磁涌流

为防止产生励磁涌流现象，有效消除不平衡电流，首要问题就是选择具有快速饱和铁心的差动继电器，以及可以实现快速饱和的电流互感器。励磁涌流减少了，流过微机差动保护的不平衡电流也相应减少，降低了差动保护误动作的风险。有效解决没有负载以及清除外部故障后恢复电压过程中的磁通突变问题，防止一次绕组中产生励磁涌流，防止电流不平衡。再有还可在差动回路中安装中间变流器实现快速饱和的电流补偿功能，防止发生差动保护误动现象。

3.2电流互感器变比不同

若想根本解决这一问题，首要问题就是选择变比等级相同的电流互感器，最大程度地降低电流。还要充分发挥差动继电器内部平衡线圈的作用，使电流互感器不同的变比电流得以消除。还有，可以在差动继电器的一侧或两侧安排类型不同的自耦变流器，从而实现电流补偿功能，有效解决由电流互感器变比不同造成的电流不平衡现象。

3.3计算比与实际比不同

为了有效限制差动保护不平衡电流引起差动保护误动作，保护装置通过设置差动启动电流，提高比率差动保护动作电流的门槛值，有效抑制了差动保护不平衡电流对差动保护的影响。同时，保护装置设置了差流报警信号，当差流值大于报警定值，并且此差流时间持续大于10s后，保护装置发出差流异常告警信号，提醒运维人员注意检查保护装置是否出现缺陷，但是并不闭锁差动保护。

3.4全面加强现场管理

微机变压器保护流变二次绕组均采用“Y”型接线，相位补偿和电流补偿系数由装置软件来实现。在变压器投运后也必须带负荷测向量，同时装置外部测量结果要与微机装置液晶显示结果进行综合比较来分析向量是否正确。第一，加强施工过程中的全方位管理。据统计，变压器差动保护不正确动作很大程度上是在一次设备更换，二次回路变动（或保护装置更换）后发生的。要求继电保护人员从装置原理、图纸的设计原则、施工工艺及标准是否满足规程、规定的要求入手。加强施工中的过程管理，杜绝由安装质量不高而引发的事故。

3.5二次回路多点接地措施

对于部分老旧变电站，不满足一点接地要求。为防范二次回路多点接地造成干扰电流进入差动保护装置引起误动，制定了技改大修工程中，在涉及电流二次回路工作时，应彻底断开保护装置电流端子连接片并做好其它隔离措施，当对电流互感器进行一、二次通流试验时，严禁工作人员使用临时接地线，若必须使用临时接地线时，必须征得二次专业人员的同意，并做好相应的安全措施后，方可进行。在近年来的技改大修工程中，未发生二次回路多点接地引起干扰电流造成差动保护误动的事件。

4、结语

总之，变压器是电力系统运行中的一个重要设备，变压器的差动误动会造成变压器的非正常停运，研究变压器差动保护中的误动因素和防范措施十分重要。

参考文献：

[1]崔玉华.电力继电保护运行及可靠性分析[J].山东工业技术，2015

[2]王迎春．电力系统继电保护技术若干问题探讨［J］．科技创新导报，2014