变电站变压器差动保护问题探讨

文/王思，内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局阿巴嘎供电分局

变电站变压器差动保护问题探讨

文/王思，内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局阿巴嘎供电分局

电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务，变压器差动保护中诸多问题，不能够很好的解决这些问题，就会直接影响变压器差动保护的性能，甚至造成变压器差动保护的误动或拒动。

变电站；差动保护；变压器；方法

变压器作为输配电系统中的重要设备，在输配电系统及电网中，占有十分重要的地位，如发生故障，将危及供用电系统的安全运行和电网的稳定性、供电的可靠性。因此怎样避免由于变压器故障，而危及电网的安全稳定运行，则需要快速、及时的切除掉故障的变压器，所以需要设置变压器的继电保护。

1 变电站中变压器差动保护的工作原理

在变电站的正常运行中，当变压器的内部产生故障时，两边就会向该点供给短路的电流，差动保护因感受到此点的电流不正常而作出相应的保护动作。当变电站中的变压器在正常工作时或者是出现问题时，变压器的流入电流等于流出电流，差动保护感受不到电流的不正常而不会作出相应的保护动作。一般在变压器的两边都安装了电流互感器，其中接的线是按循环电流法接的，流过变压器中的电流是两边电流互感器的二次电流的差，所以差动保护的变压器是接在差动回路上的，当变压器正常工作或者出现问题时，其差动回路的电流为零。

2 变电站中变压器产生差动保护误动的因素与处理措施

2.1 电流互感器二次回路因断线引起的保护误动

在变电站中，一般电磁式的变压器在差动保护时有电流互感器回路接线，要消除因变压器的电阻不同导致的高、低压两边的电流相位差以及在差动回路中的不平衡电流。而针对Y/d11接线方式的变压器，因为三角形侧的电流相位比星形的超前30°，因此，要将变压器一侧的星形电流互感器二次侧接成三角形，同时将其电流相位校正过来。而微机变压器的差动保护要是依据Y/d变换产生的相位来进行内部的“相位补偿”计算。

电流互感器发生断线后，产生的主要结果就是电流下降，在继电保护中，只要进行合理的判断，就可以很好的解决其二次回路因断线导致的差动保护误动作问题。比如，因一侧的电流不平衡而致使的电流互感器断线，这种情况可以根据故障相电流的突变量超过给定值，可判断出电流互感器断线问题，当出现这种情况后可在正常负载时闭锁差动，达到防止变压器差动保护发生误动作。

2.2 变压器的区外问题导致的差动保护误操作

当变电站的变压器在区外发生问题时，其两侧出现很大的电流差，比如导致的短路电流就很大，而两侧使用的互感器是不一样的，一般发生短路电流较大的一边使用的是P级互感器（不带暂态特性的电流互感器），而收藏到于短路电流较小的一边上使用的是TPY级互感器（带暂态特性的电流互感器）；在其短路电流中包括很大的和谐波与非周期分量，当出现问题的时切除瞬间，因为存在剩磁的原因，电压在恢复时产生各大小不一样的涌流，针对一些感性与容性等特殊负载的存在，会导致不同侧的短路电流发生相位偏移，从而产生比较大的差流。

一般变压器发生区外的问题在时间里，其差动保护一般是不会发生误动的，只有在故障问题的瞬间其差动保护才会出现误动。针对一些常见问题进行录波分析，并且对现场的试验仿真与进行录波数据分析可知，发生故障时，会出现和谐与非周期性的分量，并出现较大的短路电流，同时发生问题的这段时间里也会发生较大的不平衡分量（可能大于差动动作的门槛值），而其制动的电流却较大，发生误动作的点一般落在非动作区域。当在瞬间切除故障时，两边的互感器的暂态分量衰减的程度发生了不同，这个时候在差流还是很大，但制动的电流却好小，因此保护动作的点就会移动，差动保护就会发生误动作。预防变压器区外因出现的问题而造成的保护误动作措施一般是：（1）装置要设置先进的工作原理进行保护；（2）其定值不能低于0.4In；（3）针对变电站的硬件的计算准确度以及采样精度进行提高；（4）变压器两边的TA最好选用同一个的型号，这样可在达到更好的工作效果。

2.3 变电站中励磁涌流导致变压器差动保护误动的原因

变压器在正常工作下其电流值很小，这也是其励磁涌流的特点，一般情况下是不会超过其额定电流的3%～5%。但当变压器的外部发生短路问题时，因为电压发生下降，励磁电流此时就很小，因此对于其励磁电流没有什么影响。

在变压器发生故障问题后，当电压正常恢复时，因为变压器中的磁通快速的增强，而使得其铁芯立即达到饱和状态，其相对的导磁率接近1，变压器本身的绕组电感而降低，此时就伴随出现很大值的励磁涌流，其中也包括许多的高次谐波与非周期分量，最主要的是以数值可以达到额定电流的六到八倍以上的二次谐波为主，发生尖顶形状的励磁涌流。特别注意的是，浪涌电流与变压器的激磁涌流一样，只会流过变压器一边，在变压器空投合闸或者是切除的外部短路的电压正常恢复过程中，全部的激磁涌流都会流入到差动回路，并且在一台变压器产生激磁涌流的同时，跟其他的并联运行的变压器中还会产生浪涌电流，也会全部流入差动回路，导致变压器差动保护发生误动作。

根据波形特征的情况是处理励磁涌流问题最根本的措施，一般主变差动保护所使用的电流互感器，除必须带有气隙的D级的铁芯互感器外，还必须适当的增大其电流互感器变比，从而达到降低其短路电流发生的倍数，有效地削弱励磁涌流，减少差动回路中的不平衡电流，提高差动保护的灵敏度，这样对于避免变压器保护区外的故障问题，特别是最严重的三相金属性短路而致使的主变差动保护误动作更有效果。

3 结束语

目前变压器微机保护装置已经普遍应用，其保护原理仍没有太大的突破，但实现的手段上有了根本的变化。微机保护与以往的继电保护相比，由于采用了数字计算技术实现各种保护功能，因此具有灵活性大、可靠性高、易于获得附加功能和维护调试方便的优点。但是变压器差动保护的误动原因仍是多方面的，我们只有在安装调试过程中把每一环节工作做好，把该考虑的问题考虑周全，做好细节，严把整组试验关，积极采取相应措施，以避免变压器在运行中差动保护的误动作。

[1]刘宇.特高压变压器主保护及工程应用研究[D].北京：华北电力大学，2005.

[2]张丰和.数字化变电站主变压器差动速断保护误动事件分析[J].广西电力，2015(05).