提高变压器纵差保护可靠性方法研究

本文从导致变压器纵差保护误动的原因入手，针对性的提出相应的解决方案，并在实践中检验了方案的可行性，确保了变压器纵差保护功能的稳定与可靠性。

【关键词】变压器纵差保护 误动原因 解决方案

供电系统稳定运行和经济性受变压器故障这一因素的影响较大，继电保护装置可以有效的降低故障率，但同时会存在纵差保护误动现象，于运行不利。本文主要剖析了导致误动的主要因素，并提出相应的解决措施。

1 实现变压器纵差保护的疑难剖析

与正常运行的变压器相比，故障以及之后的极短时间内，输入输出的电流变化很大。基于此提出实现纵差保护需要解决的问题如下：

1.1 变压器两侧电流的变化

当传输功率损耗不计时，变压器输入输出端功率相同，变压后两侧电流大小不同。另外，接线组别为YN，d11时，会出现30°的相位角偏移，相位和大小的差异决定了出入侧电流之和∑I较大。

1.2 稳态不平衡电流大

第一，电源侧激磁电流会导致纵差保护中不平衡电流的出现；第二，改变分接头以满足系统运行方式及负荷变化时，变压器两侧电流差值的改变增大了电流不平衡度；第三，变压器两侧TA的变比不同，也增大了差动保护中的不平衡电流。

1.3 暂态不平衡电流大

（1）两侧差动TA包括变比在内的各项参数不同：由各侧TA终端引至保护盘TA的电缆引起的二次负载差距较大。不同型号差动TA暂态特性不同；差动TA二次负载大小的不同使得各回路呈现不同的暂态特征，从而可能在纵差保护中产生很大的不平衡电流。

（2）空投变压器的励磁涌流：空投变压器时产生的励磁涌流的大小，与变压器结构有关，与合闸前变压器铁芯中剩磁的大小及方向有关，与合闸角有关。合闸角α=0，剩磁ΦS=0.9Φm时，在合闸后的极短时间内，通过变压器铁芯中的综合磁通量的变化曲线为右图所示的曲线Φ。

由图1可以看出：当初始合闸角等于0°、变压器铁芯中的剩余磁通ΦS=0.9Φm时，铁芯中的最大磁通达2.9Φm，从而使通过铁芯的电流过度饱和，励磁电流的增量十分巨大，这种现象就是通常所说的涌流，或励磁涌流。

2 变压器差动保护误动作原因分析及解决措施

2.1 错误的整定值选择

包括错误的差动速断定值以及二次谐波制动的比率差动定值。差动速断的定值选取原则是避开能够导致涌流现象发生的电流与满负荷情况下的不平衡电流，取两者中较大者作为定值。通常定值的大小选取为（5～6）Ie，该值的选取是由非电力系统的定值部门利用实践经验确定，而非由电力系统相关计算部门得到，两者的错节容易导致在空载合闸工况时，保护出现错误动作。额定情况下可计算得到差动电流和制动电流，但现场变压器为非额定工况运行，在系数、误差以及互感器变比的影响下会导致差电流的形成，导致比率差动保护误动作。另外，对于变压器差动保护来说，如果错误的选择二次电流互感器（TA）接线方式整定值，将会导致高压侧相位角无法转移，造成高低压两侧电流的不平衡，致使差动保护误动。

2.2 正常运行时差动保护误动原因分析

（1）TA二次回路连线接触不良或短时开路。

（2）TA二次回路中由于一相接触不良而产生电弧，该电弧的产生将会导致三相之间短路或者接地。

（3）TA二次电缆芯线（相线）外层绝缘保护失效，导致变压器组正常工作发生短路故障。

（4）差动TA二次回路多点接地，接地点距离较远导致两两之间地电位相差太大。

2.3 区外故障切除后暂态电流导致的误动

区外故障被切除时，变压器电流在极短时间内由极大降低到额定值以下。在此期间表现出的暂态特征为极短时间内差动TA电流发生相位的变化，该特征主要由电流自由分量导致。两侧差动TA的电流之差的大小与暂态特征持续的时间的长短与暂态特性的差异有关。当差动元件拐点电流整定值超过差动元件中的小电流值时，差动元件缺少激励从而无法完成制动等动作。此时，若初始动作电流定值偏小，保护容易误动。

2.4 区外故障时的误动

区外故障时TA误动的情况有两种，一种是近区故障，另一种是远区故障。第一种情况下误动多因TA一侧饱和，差动保护存在较大电流差；远区故障误动多是由本文2.1所述，多种原因导致的不合理整定值以及其他诸多因素所致。

2.5 防止变压器纵差保护误动采取的措施

（1）严防TA二次回路接触不良或开路。

（2）严格执行反措要求。

（3）确保差动TA二次电缆绝缘的有效性。

（4）纵差保护用TA的选择。

（5）合理的整定值。

3 结论

本文通过对这些故障原因的分析，提出了影响变压器纵差保护运行可靠性的原因，并针对不同的原因提出了与之对应的解决方案。经实践验证，本文提出的解决方案可有效提高纵差保护可靠性，降低变压器纵差动保护误动引发的机组非正常停机事故发生概率。

参考文献

[1]王维检.发电机变压器继电保护应用（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2003（1-11）.

[2]李玉海，陈雪峰，李鹏.电力主设备继电保护的理论实践及运行案例[M].北京：中国水利水电出版社，2009：63-74.

作者简介

高伟（1978-），男，黑龙江齐齐哈尔市人。现为黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司工程师。研究方向为电力系统自动化。

作者单位

黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司 黑龙江齐齐哈尔市 161000endprint