110kv变电站主变压器差动保护动作原因分析及相关对策探讨

110kv变电站主变压器差动保护动作原因分析及相关对策探讨

陈炜波

关键词：变压器；110kv变电站；差动保护；原因；对策

变压器是变电站设备的主要组成，在电力系统中大量使用，变压器的差动保护属于变电站主保护，在发生故障时将对供电的可靠性与系统正常运行造成严重后果。因此，无论是哪种原因造成的保护误动，都需要仔细分析，找出根源，进而保证系统与设备得以安全运行。

一、差动保护动作原理

以WBH-100系列为例，这一系列遵循的基本原理是差动原理，WBH-100微机的电流保护从整体上是为拥有比率的制动、具有二次谐波的制动保护和更高次的谐波分相的电流之差动系统[1]。在WBH-100这个系统中，变电站的差动保护反映的接线图如下图1、图2所示。变压器差动保护范围包括变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分，反映故障通常有：变压器引出线与内部线圈之间短路、大电流接地系统中线圈与引出线接地故障、严重的线圈层间短路故障等。

上图中用Y，D11两种接线举例子，把流入变压器的电流当成正方向，变压器差动保护中的电流!d是几侧的电流相量相加的模，作为制动的电流!s是各侧电流的相量模的相加值。WBH100的差动保护所显示的可以代表的动作曲线在这里就不呈现图示了，我们可以分析动作特性曲线，由于流入一端差动保护外两侧的电流拥有三十的相位差，因此当需要发生差动保护时，需对两侧所测到的电流施以合适的矢量变换。

二、变压器差动保护常见情况

(1)新建变电站差动保护误动：造成原因主要有数定值转折不合理与接线错误形成差流点。例如进行保护定值的计算基于以往的经验设定，取差动定值5-6IE，这就导致变压器出现误跳；变压器任何一侧电流互感器顺序错乱就将形成差电流，引起变压器差动保护误动[2]。

（2）变电站设备更新时发生误动：造成原因主要是因电流互感器更换后，变压器各侧电流互感器和以往电流互感器出现不匹配，进而导致差动保护误动，在变电站的更新改造中比较容易忽视这个问题。

（3）变压器运行过程中发生误动：主要原因有电流互感器出现暂态饱和，电流互感器通常分为P类和TP类，TP类要求变电器在暂态和稳态下不饱和，P类则要求变电器稳定状态下不饱和，因此若采用P类电流互感器，外部发生故障并进行故障消除时将发生差动保护误动[3]。

三、变压器差动保护动作实例分析

在某110kv变电站，其2号主变压器差动保护动作，主变压器低压与高压侧开关均跳开。对主变压器后备保护录波文件检查，显示差动动作的情况下，主变压器高压侧设备并无异常，而低压侧后备录波启动，元件动作启动。

（一）事故原因分析

对事故的原因进行分析，本电站在2010年进行二次系统改造满足数字化变电站标准，电站承担供电任务负荷重，通过排除主变压器故障后，初步判断此次事故为一次主变压器差动保护误动，并对主变压器外的设备进行了诊断分析。在2号主变压器差动保护误动时，低压侧电压与电流均出现大尖波，幅值为负，低压侧所有模拟量通道都有向下尖波，主变压器差动计算差流出现瞬时尖波，进而出现比率差动保护误动。低压侧后备保护启动，低压侧显示异常，与高压侧无关。经查看历史记录，2号电容器操作均正常，排除2号电容器本身性能问题以及过电压、冲击合闸浦流影响。

（二）现场试验，确定干扰源

为确定干扰源，有效地解决问题，对2号主变压器采样系统进行了现场试验。将2号主变压器退出运行，由1号替代并负责全站负荷，搭建试验平台对2号主变压器低压侧进行试验。低压侧采样系统包括有DTK调理单元与小信号传输线，在试验中，测试电脑经光电交换器与2号主变压器间隔光交换机相连接，并经调理单元与传输线获得采样值。差流干扰大小计算采用公式：干扰保护电流差=干扰前保护电流-干扰最严重时保护电流[4]。第一次试验数据结果见表1.1-3为正常情况下的数据，4-5为调理单元去掉S2小信号传输线连接而将其与调理单元端短接的数据，6-7为去掉S1小信号传输连接线而将调理单元原连接处短接的数据。

表1试验数据结果（mV）

根据表1的1-3结果显示，2号电容器投运时，低压侧采样值均有向下尖波，和实际故障形式相似；4-5结果显示调理单元与S2小信号传输线均正常，无干扰；6-7结果显示数据干扰比较小，可以忽略，由此可见，调理单元并没有受到干扰，干扰来源于2号电容器投入操作，S1小信号线受干扰，A相干扰最为明显。

（三）解决措施

经过上述试验，确定解决措施为：对调理单元保护信号输出端增加滤波电容，构成RC低通滤波回路，其截止频率约10MHz，将高频干扰滤掉，而不影响10MHz以下的低频信号，更不会影响差动保护。增加滤波回路后将2号变压器投入运行，进行带负荷投切试验，结果见表2。结果显示保护电流在投切电容器再无大的尖波，获得良好的滤波效果，对差动保护的影响可忽略不计。

表2带负荷投切试验结果

四、变压器差动保护动作的相关预防措施

通过上述分析，在变压器差动保护动作发生时，我们需要及时找出变压器差动保护动作的原因并及时改进并解决问题，同时针对变压器差动保护误动还需要做好相关的预防，主要预防措施要做到以下几个方面[5]：

(1)要避免产生间断角，针对变压器励磁涌流时产生间断角造成差动保护动作，可采取二次谐波与判别波形间断角方式。

(2)针对差动保护的不平衡电流问题进行变压器电流补偿，装设自耦变流器或者通过中间变流器平衡绕组。

(3)针对二次电流回路接地点错误引起的保护误动，一方面要进行严格的断开接地点行绝缘检查遥测，确保唯一性；同时要在变压器投运带负荷下测量差动保护装置的差压与差流。

(4)变压器差动保护带负荷测试相量错误：在变压器第一次投运时进行带负荷相量测试，记录并绘制变压器各侧电流相量图，验证各侧电流互感器接线的正确性。

参考文献：

[1]许正亚.变压器及中低压网络数字式保护［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]王梅义.电网继电保护应用［M］.北京：中国电力出版社，1999.

[3]王光中,郝建宏,王淑君,等.某110kV变电站主变差动保护动作分析[J].电力系统保护与控制,2010,38(4):134-136.

[4]何岦.区外故障引起变电站主变差动保护动作原因分析及对策[J].四川水力发电,2014,33(s1):146-149.

[5]霍凤桃,霍凤斌.变电站110kV线路差动保护动作分析[J].内蒙古科技与经济,2017,(4):92-93.