变压器差动保护动作原因分析及解决方案

摘 要：该文经过对某电厂厂用变压器差动保护动作进行分析，总结了一些常见的能造成保护误动的诱因，提出了变压器差动保护避免区外故障误动作的防范措施，来提高供电的可靠性和稳定性。

关键词：差动保护

1、前言：在电力系统中，变压器是十分重要的供电元件，它的故障将对供电的可靠性和电网系统稳定运行带来严重的影响。同时，大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此，必须根据变压器的容量和重要程度，考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。我们常常把差动保护作为变压器的主保护，对变压器的运行状况进行监视。在变压器内部发生故障时，差动保护可靠的动作切除有故障的变压器;在变压器外部发生故障时，能够正确的躲过区外故障而不误动作。然而，在实际的运行中， 由于这样或那样的原因，譬如电气回路的接线错误， 以及定值的整定计算不符合规程等等，区外故障时变压器差动保护误动作的情况时有发生。下面就结合一起变压器差动保护动作情况分析，研究一些控制措施，如何使变压器差动保护可靠躲过区外故障，提高正确动作率，对保证供电的可靠性和电网系统运行的稳定性，具有非常重要的作用。

2、厂用变差动保护动作情况综述：

1、2018年03月9日8：27：38.399，某电厂6KV2B厂用变差动保护动作跳闸，采样为比例差动 DIA=2.78A DIB=1.49A DIC=1.57A HIA=3.05A，低压备自投动作后联合2C厂用变，2018.03.09.08：27：39.575，6KV2C厂用变差动保护动作跳闸，装置采样为比例差动 DIA=2.38A DIB=1.17A DIC=1.31A HIA=2.10A。

2、2018年03月9日17：01：19.314，某电厂6KV2B厂用变差动保护动作跳闸，采样为比例差动 DIA=3.09A DIB=1.59A DIC=1.82A HIA=3.22A，低压备自投动作后联合2C厂用变，2018.03.09.17：01：29.258比例差动差流越限DIA=5.75A DIB=3.05A DIC=3.09A HIA=3.74A，2018.03.09.17：01：35.541，6KV2C厂用变高压侧过负荷保护动作跳闸，装置采样为IA=6.04A IB=3.16A IC=3.14A I2=2.41A。

厂用变低压侧差动区外AC相间短路的特征较为明显;初步分析为6KV2B厂用变差动跳闸，低压侧备自投动作后，6KV2C变差动跳闸。2C厂用变差动保护躲过外部穿越故障。

电气一次对2B、2C厂用变进行全面检查，对相应的断路器、变压器、电缆进行常规高压试验。检查结果未见异常。用厂用2B变对B侧厂用变升压，逐次投入电场，观察厂用变差动保护，在升压过程中确有严重的负荷不平衡，和负荷较大幅度波动，但三相差流始终保持在0.05A以内。

故综合分析后认为2B厂用变差动保护误动。

3、差动保护原理及引起区外故障时保护动作的原因：

变压器在正常负荷状态下，电流互感器的误差很小。这时，差动保护的差回路不平衡电流也很小，但随着外部短路电流的增大， 电流互感器就可能饱和，误差也随之增大，这时的不平衡电流也随之增大。当电流超过保护动作电流时，差动保护就会误动，因此，为了防止变压器区外故障发生时差动保护误动作，需要引入一种手段，使其动作特性：动作电流值将随着不平衡电流的增大而按比例增大，并且比不平衡電流增大的还要快，这样误动就不会出现。因此，在差动保护中就引入了比率制动的这一概念，它以差动电流作为动作量，外部短路电流作为制动量。当外部短路电流增大时，制动电流也随之增大，使继电器的动作电流值也必须相应增大，从而有效地防止了变压器区外故障发生时差动保护误动作。

3.1、变压器高压侧、低压侧CT接线回路引起的影响：

电流回路接线对保护的影响也很重要，可以说是差动保护中最薄弱的一个环节，也是最容易出问题的一个地方。在施工或检修过程中，由于人为的因素，常常会出现一些接线错误，一个小小失误往往引起致命性的严重后果，据相关部门统计因电流回路接线错误导致变压器区外故障差动保护误动的事故最多。主要表现为：

1）CT开路。线头松动或检修后漏接线都可以

2）CT抽头变比取错常。譬如，施工中或检修后恢复时把300/5的抽头取错为200/5。

3）电流回路出现两点接地现象，致使流入保护中电流出现分流。

4）CT的相序、极性有误或联接组别不匹配备。主要是施工安装人员凭经验不按图纸施工所致。

针对此类问题对厂用变高压测、低压侧CT回路进行阻值及通流检查，结果如下：

3.2、CT饱和因素的影响：

变压器各侧的电压等级不一致，所以各侧所选用的CT变比不一致，当区外发生故障时，各侧CT所表现的暂态特性也不一致， 由于不一致，不平衡电流流入保护，从而差动保护有可能误动。

对厂用变高低压侧CT做V/A特性测试，可以看出高侧CT特性基本一致;低侧CT特性差异较大，低侧CT特性差于高侧CT，区外故障时低侧CT将先于高侧饱和;

3.3、谐波电流的影响：

低压侧A相明显出现CT饱和现象，其中软件分析出三次谐波占有20.84%，既然上边已分析即使是最严重的短路情况都不会导致CT饱和，而波形显示低压侧A相的确已经饱和，且低压B、C相波形明显畸变，原因只能是厂用变特殊整流负荷导致奇次谐波分量很大而致使CT饱和差动保护误动作。而参阅其他电厂相关文件，引起此类故障的原因主要是因为偏磁造成，所谓偏磁也就是交流电流的正副半周电流波形不对称，含有较大的直流分量。含有较大直流分量的电流流过变压器势必造成变压器的饱和。

3.4、保护定值整定的影响：

因厂用变所带的负载是三相不对称的整流变，运行过程中因整流变的特殊性使电流波形发生严重畸变，在没有故障的情况下容易引起差动保护误动，而某厂厂用变的定值设置灵敏性太高，是按照正常的三相对称负载计算的定值.

4、处理及整改措施：

根据上述分析，可以认为，此次差动保护误动主要是由于差动回路电流中谐波分量增加所致，而产生谐波主要是由于整流装置可控硅的触发角不同或器件特性存在差异。故通过以下几个方面进行考虑

a） 通过改进控制回路并调整不合格可控硅触发角，可使2、3、4、6次等非特征高次谐波基本被消除。

b） 建议在灵敏度要求范围内适当提高变压器差动启动值并修改电除尘各电场空开速断定值以限制穿越故障时间。

c） 装设滤波装置，滤波装置的装设需要根据整流装置产生的高次谐波次数及高次谐波电流值和无功功率平衡等条件确定。

d） 改善电除尘控制柜的工作环境，制定了防止由于高温、电磁干扰等不利因素对电除尘电路板造成干扰，而影响运行的技术措施。

参考文献：

[1] 贺家李.电力系统继电保护原理（增订版） 【M】.北京：中国电力出版社，2004.

[2] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析【M】.北京：中国电力出版社2000.

[3] 朱声石.高压电网继电保护原理与技术【M】.北京：中国电力出版社，1995.

作者简介：

闫国成（1983.3-），男，陕西眉县人，汉族，工程师，本科学历，现任煤矸石发电有限公司发电一车间电气专业技术员。