变压器的差动保护及其误动原因分析

2015-01-25李俊虎张军礼

中国煤炭工业 2015年7期

关键词：误动作主变差动

文/李俊虎张军礼

变压器的差动保护及其误动原因分析

文/李俊虎张军礼

变压器的差动保护是变压器的主保护，其按循环电流原理装设，主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。

一、变压器差动保护的特点

变压器差动保护是在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。

从理论上讲，变压器正常运行及外部发生故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流Iumb流过，此时流过继电器的电流IK为Ik=I1-I2=Iumb，要求不平衡电流应尽量的小，以确保继电器不会误动。当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+ I2=Iumb，能使继电器可靠运作。

变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备，以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。

二、变压器差动保护误动原因分析

1.二次侧负载在流过短路电流下，不能满足CT10%误差曲线的要求。

在电流互感器接入系统容量变化或新装保护投入运行时，不可忽略根据差动保护区内短路故障时穿越变压器的最大短路电流和实测的差动回路二次负荷，校核保护用CT的10%误差曲线是否满足要求。确保CT在10%误差范围内。如果不满足CT的10%误差曲线要求，由于CT的容量不足以提供二次负荷所需的要求，在故障时差动保护可能拒动、误动直接影响差动保护的可靠性。此时应适当加大CT变比，并重新校核CT的10%误差曲线直到符合要求。例如，朱家湾电厂厂用高压备用变压器差动保护拒动，最终查明原因为负荷侧CT的10%误差曲线不合格，更换CT后，差动保护工作恢复正常。

2.差动保护二次电流回路接地方式不当。

差动保护二次电流回路接地时，各侧TA的二次电流回路必须通过一点接于地网，因为变电站的接地网络之间并非绝对等电位，在不同点之间有一定的电位差。当发生短路故障时，有较大的电流流入地网，各点之间的电位差较大。如果差动保护二次电流回路接在地网的不同点，它们之间的电位差产生的电流将流入保护装置，影响差动保护装置动作的准确性甚至使之误动。所以各侧CT的二次电流回路应并联后接到保护装置的差动电流回路中，所有电流回路必须在并联的公共点处接地。例如，瑶池电厂输煤变压器差动保护在变压器投入时差动保护误动，最终查明原因为低压侧差动回路CT接地端未接入接地网，改正后差动保护工作正常。

3.差动保护二次电流回路极性接线不正确，保护误动。

差动保护二次电流回路接线，高低压侧相位极性必须正确，同相位之间反极性接线，即高压侧CT采用加极性出线，低压侧CT必须采用减极性出线，这样才能形成差电流。差动电流回路在调试时必须进行通流试验，测试差动回路六角向量图，分析测试结果是否正确。投运后再次测试差动回路六角向量图，确保极性正确。朱家湾电厂1#主变差动保护经常误动，经过对差动回路的CT极性检查，发现6KV侧厂用电抗器和下沟煤矿电抗电流合成时，下沟煤矿电抗器侧电流回路CT极性接错，纠正后该主变差动保护再没有误动。

4.新建变电站的主变差动保护误动在主变差动保护误动中占了较大的比例，但这种误动一般可在主变投运带负荷试运行的72小时内就会被发现。主要表现在以下几个方面。

（1）定值的不合理造成主变差动保护误动作。差动速断是取变压器的励磁涌流和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流两者中的较大者。定值计算部门往往根据运行经验将差动速断定值取为5～6Ie。这样，就会造成主变在空载合闸时出现误跳闸。一般比率差动电流和制动电流都在额定情况下计算得到，但现场变压器却在一般运行方式下运行，由于电流互感器变比、同型系数、计算误差的影响，就会导致变压器实际运行时形成一定的差电流，导致比率差动保护误动作。下沟煤矿2#主变差动保护经常在变压器投运时差动保护误动，对该变压器差动回路进行了全面检查，未发现任何问题，充分考虑电流互感器变比、同型系数、计算误差的影响，对保护定值进行重新计算整定后，该主变差动保护工作趋于正常。

（2）电流互感器二次接线方式选择不正确造成误动作。对于微机保护来说，实现高、低压侧电流相角的转移由软件来完成，不管高压侧是采用Y型接线还是采用△型接线，都能得到正确的差电流，对于微机保护来说只需要对应的接线方式与保护整定值设置一致。

（3）现场施工接线错误造成主变差动保护误动作。电流互感器（CT）极性接反导致误动作。一般来说每一个厂家根据自己产品采用的算法特点有规定一种默认的同名端指向。如果现场的CT极性接反，在主变正常运行情况下，差动电流回路就会产生差流，从而造成差动保护误动作；在主变故障情况下，差动电流回路电流相互抵消，从而造成差动保护拒动作。长武二甲醚3#主变差动保护，在发电机启动升压并网发电时，变压器差动保护动作，对该系统一次设备检查一切正常，随后对CT二次回路及极性检查，发现主变10kv侧 CT极性接错，改正接线后，发电机并网时主变差动保护没有误动，差动保护工作正常。

相序接反导致误动作。电力系统正常的相序为正序，也就是以A相为基准，B相比A相超前120度，C相比A相滞后120度。如果主变任意一侧的CT出现相序接错的情况，就会形成差电流，导致主变差动保护误动作。蒋家河煤矿35KV变电站1#主变差动保护经常误动，对CT二次接线进行全面检查未发现问题，接法正确，最终对一次相序检查，发现高压侧和低压侧相许不对应，由于安装单位在施工时把一次相序弄错了，导致变压器差动保户误动，纠正后该主变差动保护再没有误动。

开关操作回路存在寄生现象导致误动作。对采用两套独立运行的双直流系统的变电站，当高低压侧开关操作回路存在寄生现象，亦即两套直流系统之间存在寄生回路时，容易造成保护误动。