CT二次回路断线情况下变压器保护应用分析

2015-04-01龚成

机电信息 2015年3期

龚成

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东阳江529500）

0 引言

变压器作为电力系统中的重要设备之一，它的故障对供电的可靠性和系统的正常运行产生了严重的影响。为了防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路，变压器保护设置了差动保护作为变压器的主保护。因此，保证CT二次回路在变压器保护正常运行中不会出现开路的情况显得尤为重要。

1 变压器差动保护动作电流的整定

目前变电站中变压器差动保护动作电流计算时一般会考虑以下几个方面：一是应躲过当变压器空投及外部故障后电压恢复时的变压器励磁涌流的影响；二应躲过变压器外部故障时在变压器保护中所引起的最大不平衡电流。

差动电流整定时按照以下2条原则进行：

（1）差动保护动作电流要躲过变压器的励磁涌流。

式中，Iop为动作电流；IN为主变二次额定电流。

（2）差动保护动作电流要躲过最大不平衡电流。

式中，Krel为可靠系数；K1为同型系数；Δfi为电流互感器最大相对误差，取0.1；ΔU为由于调压引起的相对误差；Δf为变比不能完全补偿的相对误差；Ik，max为最大短路电流。

保护装置的差动保护动作电流一般是按变压器额定电流的20%～50%整定的。

2 变压器保护发生CT二次回路断线的情况分析

从以上2个方面可以看出，变压器保护装置在整定差动保护动作电流时没有考虑CT断线情况，而这样整定的目的就是为了保证差动保护动作的灵敏性，以便在变压器发生区内故障时快速切除故障。对于现在大容量的变压器来说，应快速灵敏地切除故障，尽可能减少故障时对变压器的损害。

在实际生产运行中，有很多因素可能造成变压器保护CT二次回路断线的情况发生：（1）由于端子排结构或者质量上的缺陷造成变压器保护CT二次回路断线；（2）由于外部环境的影响，户外端子箱、电流互感器二次端子接线盒长期在户外，易受潮，导致端子排生锈，使得CT二次回路接触电阻增大，导致开路；（3）工作人员的失误，未将变压器保护CT二次回路的端子连接片拧紧或者忘记恢复断开的连接片，这些都比较容易发生电流互感器二次回路断线。在没有闭锁的情况下，当主变负荷电流大于差动保护动作电流或者发生区外故障时，在差动回路的电流互感器二次回路断线时，如不采取措施，差动保护可能误动，易造成负载损失，影响系统稳定。

3 变压器保护判别CT二次回路断线存在的问题

CT的输出电流是在很大的范围内变化的，比如从空载电流到三相短路电流，电流的变化极大。由各种因素（包括系统故障和CT二次回路断线）引起CT的输出电流出现不同变化情况，其中有些正是要作为保护动作条件的，而另一些是要作为保护闭锁条件的（或希望作为保护闭锁条件的），但是两者之间的界限并非总十分明显，因此为保证继电保护的可靠性，只能利用其中非常明确的条件而放弃其中不太明确的条件。

在早期的变压器差动保护中，常用抬高保护定值的方法来防止CT二次回路断线引起保护误动（比如BCH型差动保护，动作电流至少是变压器额定电流的1.3倍），由此造成保护灵敏度不理想。而目前应用最广泛的变压器差动保护都是采用比率制动原理，其最小动作电流可整定到变压器额定电流的0.3倍以下，保护灵敏度大大提高，但由CT二次回路断线引起的保护误动的问题就比较突出了。

4 变压器保护判别CT断线的方法

目前，很多厂家在差动保护中增加了躲过变压器差动保护二次回路断线时，在差动回路中引起的差电流影响的闭锁逻辑。

以PSR-778S变压器保护装置CT断线判据为例：

首先，不考虑多侧CT断线和故障同时发生的可能性。在此前提下，可利用以下特征区分是CT断线还是故障，如果是CT断线，再具体识别断线相。

当出现CT二次回路单相或两相断线时，电流的变化情况是仅断线侧出现电流突变，电流的变化趋势是由大变小，电流的幅值≤0.5IN；在变压器发生故障的情况下，电流的变化情况是电流多侧突变，电流的变化趋势是由小变大，电流的幅值≥IN［电流突变的标准是突变量是否大于（5%～10%）IN］。

CT断线达8 s钟发告警信号，通过整定控制是否瞬时闭锁相关的差动保护；CT断线返回条件是本侧无负序电流，即本侧负序电流小于CT断线负序电流门槛（固定值）。

CT断线闭锁比率差动按下面原则：（1）当“CT断线闭锁差动保护”整定为1时，CT断线或短路且差流＜1.2Ie时闭锁比率差动保护，差流＞1.2Ie时不闭锁比率差动保护。（2）当“CT断线闭锁差动保护”整定为0时，CT断线或短路不闭锁比率差动保护。

需要说明的是CT断线闭锁功能主要是为了防止CT断线而引起差动保护误动，它遵循以下几点原则：（1）不考虑多侧CT断线和故障同时发生；（2）故障与CT断线同时发生允许差动保护跳闸；（3）先CT断线后发生故障闭锁相关保护；（4）先发生故障后CT断线保护应出口跳闸。

从PSR-778S变压器保护装置CT断线判据中可以看出，保护装置并不能将所有的情况全部考虑进去，CT断线后发生故障闭锁相关保护，此时变压器保护失去主保护，如果发生故障，保护不能快速有效地切除故障，将带来更加严重的后果。并且在实际运用中，CT断线时因电弧暂态过程，断线初期电流不会迅速降为0，且很有可能存在大量电弧谐波，故障末期由于电弧击穿稳定，谐波分量减小，加上电弧的作用，断线相相电流接近于正弦波，且比正常负荷电流大，差动回路断线告警失效。