220kV变压器差动保护装置及误动原因分析

范子杰

华电渠东发电有限公司

220kV变压器差动保护装置及误动原因分析

范子杰

华电渠东发电有限公司

近年来我国经济不断的发展，人民生活水平不断的提高，各种家用电器设备越来越普及，而这也对电力系统提出了更高的要求。为了保证人们的正常用电，应当确保电力系统的稳定性，最大程度上降低电力系统故障发生的概率。在电力系统中220kV变压器已经开始成为一种比较主流的变压器，在运行过程中变压器的差动保护装置为变压器的稳定运行提供了一定的保障，但是在一定的情况下差动装置会发生误动，导致系统发生错误，影响电力系统的稳定。本文详细的分析了220kV变压器的差动保护配置，并分析了220kV变压器差动保护装置误动作的原因，以期促进我国电力行业的稳健发展。

220kV变压器；差动；保护装置；误动；原因分析

变压器是当前电力供应企业中输变电设备重要组成部分之一。因此，电力变压器的工作状况将对电力系统的安全和经济运行产生重要影响。一旦出现电力变压器故障，会严重影响居民的正常生活和企业的正常生产。而变压器会因为各种原因造成主变跳闸，造成变电线路停电。因此当前十分有必要研究分析220kV主变差动保护误动作故障。

1 变压器主保护(差动保护)原理介绍

1.1 稳态比率差动保护

1.1.1 稳态低值比率差动

区内故障与区外故障

当变压器发生区内故障的时候，变压器每一侧的短路电流都是从母线流入变压器，与参考方向一致，定义为正值，所以差动电流将远大于0值，容易满足差动动作条件，差动保护动作。

当变压器发生区外故障的时候，例如在低压母线上发生故障，高﹑中压侧的短路电流从母线流入变压器，定义为正值。而低压侧电流则是从变压器流出到母线，与参考方向相反，定义为负值。而高﹑中压侧的电流大小和低压侧的电流大小刚好相等(不考虑变比﹑角度等造成的差流)，所以电流向量和等于0，因此差动保护不应动作。

1.1.2 稳态高值比率差动

考虑到区内严重故障同时TA饱和，低值差动可能会受到闭锁，所以TA饱和的判据不会参与到高值比率差动的判定中。

1.2 工频变化量比率差动

匝间短路是电力变压器主要的内部故障形式之一，变电装置利用工频变化量差动保护可以很好地反映并隔离此种故障，从而提高保护的可靠性和灵敏度。装置利用变压器各侧电流中的工频变化量与差动电流中的工频变化量，实现工频变化量比率差动保护。

1.3 差动速断保护

当变压器区内发生故障，有时候会因为故障电流过大而使得电流互感器饱和，导致电流互感器的二次电流波形发生严重畸变，从而使得二次电流含有大量的谐波分量，这就有可能被励磁涌流的判别元件闭锁，导致差动保护延迟动作甚至拒动，加重了故障对变压器的损坏。只要差流的有效值超过预设定值，不论差动电流的波形是否畸变﹑是否含有谐波分量，立刻跳开变压器各侧开关，把变压器从电网中切除。差动速断的动作依据就是当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。一般差动速断整定值整定为5至10倍额定电流。

2 220kV侧无配电装置时的差动保护配置

2.1 通过上级220kV断路器实现保护功能

220kV线路作为主变压器高压侧的一部分整体纳入变压器差动保护的范围内，从而不必配置单独的线路保护装置。由于主变压器高压侧没有配电装置， 主变压器保护高压侧电流取自变压器高压侧套管电流互感器二次侧，高压侧跳闸接点通过二次控制电缆接至上级220kV断路器跳闸出口回路。

该方式适用于主变压器距离上级220kV配电装置不远(不超过500m)的场合，距离太远将增加电流回路及跳闸出口回路二次控制电缆的长度。随着电流回路二次控制电缆的线路长度增加，控制电缆的阻抗将影响主变压器正常运行差动保护装置高﹑低压侧的电流平衡，在主变压器保护装置整定时需要以提高差动保护起动门槛为代价来躲开两侧因为二次回路电缆阻抗不同产生的不平衡电流，而提高起动门槛又将降低差动保护的动作灵敏度，从而降低了保护装置的可靠性。实际工程中该方式的线路变压器差动保护应用很少。

2.2 通过线路保护装置的远跳功能实现保护功能

该方式下继电保护配置主变压器仍然配置常规的变压器差动保护，220kV线路保护则选择具备远跳功能的光纤通道电流差动保护装置，并与对侧线路保护装置选择同型号同规格产品。线路变压器组220kV侧线路保护和变压器保护的电流均取自主变压器高压侧套管电流。当线路部分发生故障，线路两侧差动电流超过整定值时，本侧线路保护装置与对侧线路保护配合，由对侧线路保护装置起动实现上级220kV断路器的分闸功能。

当主变压器发生故障时，变压器高低压侧差动电流大于整定值时，主变差动保护装置起动跳闸，其跳闸接点接入到本侧线路保护装置的“远跳”开关量输入回路，通过线路保护的远方跳闸功能起动对侧线路保护装置发出跳闸信号， 从而实现上级220kV断路器跳闸功能。

该种方式下可以实现对220kV线路和主变压器的分别保护，可以区分线路故障和变压器故障，也不影响线路保护的重合闸功能，且线路变压器组的跳闸信号是通过光纤而非二次控制电缆传输到上级变电站，不受线路长度的限制，大大提高了传输的可靠性，在线路变压器组的工程实践中广泛应用。

2.3 线路变压器组光纤大差保护

该方式下线路变压器组采用包含线路和主变压器大差动保护。差动保护范围为上级220kV断路器至主变压器低压侧。光纤差动保护电流信号取自上级变电站220kV侧电流互感器和主变压器低压侧电流互感器，线路变压器组故障时跳上级220kV断路器和主变低压侧断路器。

该方式只配置一套保护可以同时实现线路和主变压器的保护功能，保护配置简洁﹑灵敏性高，缺点是不能区分线路故障和主变压器故障，线路故障时不能起动线路重合闸。实际工程中应用不多。

在电力系统运行的过程中变压器是确保系统运行电压调控的重要设备， 而差动保护装置是确保变压器能够稳定运行的重要保护装置，因此一定要确保差动保护装置的质量，确保发生问题时其能够在第一时间进行系统的保护。

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