电厂差动保护误动作的原因分析

王爱+石培进

摘要： 电厂卸煤变差动保护发生误动作现象，我们对其保护回路进行了具体研究，结合相应的保护原理，着重由电流互感器的特性入手，经过分析检验，得到结论，由于电流互感器二次负载超出了额定负载，导致差动保护误动作。

Abstract： The phenomenon of malfunction of differential protection for coal unloading inpower plant often appears， this paper researches the protection of the circuit. Based on the related protection principles， the characteristics of the current transformer are analyzed and tested， and the results are obtained that， because the twice load of the current transformer beyond the rated load， the malfunction of differential protection will appear.

关键词： 差动保护；误动作；电流互感器；二次负荷

Key words： differential protection；malfunction；current transformer；secondary load

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）29-0127-02

0 引言

差动保护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。

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流的和正比于故障点电流，差动继电器动作。

变压器的差动保护都是纵联差动保护，反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。变压器纵差保护单相原理图中互感器二次侧采用环流法接线，对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如图1所示。

1 A卸煤变差动保护概况

电厂2×300MW机组卸煤变母线室A卸煤变压器装设三相完全纵差动保护，其动作原理为：三相任意一相差流大于动作值便启动差动保护出口，其动作逻辑框图如图2所示。

卸煤变母线室A卸煤变压器装设的三相完全纵差动保护接线图如图3所示。

当变压器在正常工作情况下，电流互感器TA1和TA2的二次侧电流差值为零，保护不动作。当电流互感器TA1与TA2之间发生故障时，造成二次侧差流，启动差动保护动作。其中，TA1的容量为20VA，其带额定负荷为0.8？赘。

一段时间以来，A卸煤变差动保护频繁误动作。2015年9月13日，A卸煤变负荷侧发生单相接地故障，A卸煤变高压侧开关差动保护动作跳闸。经分析，由于故障点位于差动保护范围以外，确认此次差动保护属于误动作。

2 误动原因分析

在A卸煤变所装设的差动保护中，变压器低压侧电流互感器二次侧电缆长708m，经实测，其电阻值约为3.5？赘，已经远远高于其额定负载阻值0.8？赘。

电流互感器特性分析：电流互感器在理想情况下视其为非功率元件，即一、二次侧电流值为正比关系，但实际中电流互感器会产生一定的误差，下面就其误差的产生原因做以下分析。

产生误差的原因：一是电流互感器本身造成的，二是运行和使用方面造成的（即负载阻抗）。

2.1 本身原因

2.2 负载阻抗原因

电流互感器铁心具有饱和的特性。当二次侧接一个额定负载时，若一次电流超出额定电流并继续增大，铁心中的磁通密度也会慢慢增高，导致铁心饱和，励磁电流大幅增加。我们在选择电流互感器时，要求：SN2（额定负荷）？叟S2（实际负荷）。

设KTA为电流互感器的变化，其一次电流与二次电流有I2=I1/KTA的关系，在KTA为常数（电流互感器不饱和）时，是一条直线，如图5中的直线所示。

当电流互感器铁芯开始饱和后，I2与I1/KTA就不会继续保持线性关系，而是开始如图5所示，呈铁芯的磁化曲线状。此外，当电流互感器的一次电流I1等于最大短路电流时，其变化误差必须≤10%。

由上述分析可知：电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的饱和度有很大影响。电流互感器铁芯饱和和二次负载过大导致了运行和使用中造成的测量误差过大。因为如果电流互感器的二次负载阻抗增加很多，超过自身的核定负载时，其二次端电压和电势就会增大，同时提高励磁电流，促使铁芯进入饱和状态，面对这种形势，电流中的一部分就会用来提供励磁电流，由此误差就产生了。

经分析，造成这次差动保护误动的根本原因便是TA1二次负载超出额定负载，当区外故障时，TA1饱和，与TA2形成差流，造成误动。如图6所示。

3 总结

差动保护对各方面的要求都很高，比如要求电流的幅值转变和相位转变的准确度高、电流互感器的剩磁小、接线准确牢固等，这对我们的日常维护工作也提出了很高的要求。系统故障时继电保护开始发挥作用，继电保护工作的正确性直接影响着对故障电流、电压传变的准确性。而由于故障时电流大幅度增大及其它客观原因的限制，导致电流互感器很容易出现饱和，而一旦出现饱和现象，其正确性就会大打折扣，所以对于继电保护所使用的电流互感器要求很高。由于各种保护工作原理不同，所保护的元件不同，对于电流互感器准确级和容量的要求也不同。本文通过一次由于电流互感器饱和而造成的差动保护误动现象，对导致电流互感器产生误差的原因进行了分析与研究，由于电流互感器二次侧负荷超过额定负荷所导致的互感器饱和，进一步造成了差动保护的误动作问题，已经基本解决了。

参考文献：

[1]刘学军.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M]. 北京：中国电力出版社，2007.

[3]天津大学电力研究培训中心.电力系统继电保护原理与实用技术[M].天津大学电力研究培训中心，1998.

[4]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].中国电力出版社，2011.

[5]DLIT623-2010，电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程[S].国家能源局.