對牽引變壓器差動保護誤動作的思考

葛華偉　韓現榮　陳勇　馮紅巖

【摘 要】本文闡述了牽引變壓器差動保護的基本內容，分析了牽引變壓器差動保護誤動作的原因，提出了防止牽引變壓器差動保護誤動作的途徑。

【關鍵詞】牽引變壓器；差動保護；牽引供電系統

牽引變壓器是牽引供電系統中最關鍵的主要設備之一，它承擔著電壓變換、電能分配和傳輸的任務。因此，牽引變壓器的正常運行是對牽引供電系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證。作為主設備主保護的差動保護，雖然經過不斷的改進，但是還存在一些誤動作的情況，這將造成牽引變壓器的非正常運行，影響牽引供電系統的正常供電，同時對牽引供電系統供電的穩定運行是很不利的。因此，本文將對新建或進行設備更新改造的牽引變電所的牽引變壓器差動保護誤動作原因進行分析，并提出了防止牽引變壓器差動誤動作的對策。

1 牽引變壓器差動保護

牽引變壓器差動保護一般包括：差動速斷保護、比率差動保護、二次（五次）諧波制動的比率差動保護。具備保護功能的差動保護，其差動電流都是通過牽引變壓器各側電流的向量來得到，在牽引變壓器正常運行或者保護區外部故障時，該差動電流近似為零，當出現保護區內故障時，該差動電流增大。

2 牽引變壓器差動保護誤動作原因分析

根據牽引變壓器差動保護誤動作可能性大小，大致分為新建牽引變電所、運行中的牽引變電所、設備更新改造中的牽引變電所三個情況。

2.1 新建牽引變電所牽引變壓器差動保護誤動作原因分析

新建牽引變電所的牽引變壓器差動保護誤動作，在牽引變壓器差動保護誤動作中占了較大的比例，但這種情況的誤動作，一般大多在牽引變壓器投運帶負荷試運行的72小時就會被發現。根據現場經驗，可以總結以下幾方面：

2.1.1 整定值不合理造成牽引變壓器差動保護誤動作

差動速斷定值和二次諧波制動的比率差動定值選擇不正確造成誤動作。差動速斷是在較嚴重的區內故障情況下，快速跳開牽引變壓器各側的斷路器，切除故障點。差動速斷的定值是按躲過牽引變壓器的勵磁涌流和最大運行方式下，穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大值。對于保護定值的計算部門，特別是非牽引供電系統的定值計算部門，往往根據運行經驗，將差動速斷定值取值偏小。這樣，就會造成牽引變壓器在空載合閘時斷路器出現誤跳。

比率差動是當牽引變壓器內部出現輕微故障時，保護不帶制動量動作跳開各側的斷路器，使保護在牽引變壓器輕微故障時具有較高的靈敏度；而在區外故障時，通過一定的比率進行制動，提高保護的可靠性；同時利用牽引變壓器空載合閘時，產生的二次諧波量來區別是故障電流還是勵磁涌流，實現保護制動。一般差動電流和制動電流都在額定情況下計算得到，但現場牽引變壓器在一般運行方式下，由于電流互感器變比、同時系數、計算誤差的影響，會導致牽引變壓器實際運行時形成一定的差動電流，導致比率差動保護誤動作。

二次電流互感器接線方式整定值選擇不正確造成誤動作。對于微機保護來說，實現高、低壓側電流相角的轉移由軟件來完成，不管高壓側是采用Y型接線還是采用△型接線，都能得到正確的差動電流，和傳統的常規繼電保護比較，實際運用更方便、靈活。但也是由于這種靈活性、方便性，往往導致現場的差動保護誤動作。對于牽引變壓器差動保護來說，如果二次電流互感器接線方式整定值選擇不正確，就不能實現高壓側相角的轉移，高低壓側差電流在正常運行情況下就不能平衡，從而造成差動保護誤動作。

2.1.2 接線錯誤造成牽引變壓器差動保護誤動作

1）電流互感器極性接反導致誤動作。

對于微機保護來說，實現差動電流的計算由軟件來完成，不管是采用加的算法還是采用減的算法都能得到差動電流。從電磁感應知道，電流互感器有極性，也就是同名端，牽引變壓器差動回路電流互感器的同名端指向母線側還是指向牽引變壓器，將對差動電流的計算結果正確與否有直接影響。

2）相序接反導致誤動作。

牽引供電系統正常的相序為正序，也就是以A相為基準，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果牽引變壓器任意一側的電流互感器出現相序接錯的情況，就會形成差電流，導致牽引變壓器差動保護誤動作。

3）電流互感器中性線沒有按照一點接地原則接線導致誤動作。

差動保護的二次電流回路接地時，包括各側電流互感器的二次電流回路，必須通過一點可靠接于接地網。因為一個牽引變電所的接地網各點并非絕對等電位，在不同點之間有一定的電位差，當發生區外短路故障時，有較大的電流流入接地網，各點之間將會產生較大的電位差。如果差動保護的二次電流回路在接地網的不同點接地，接地網中的不同接地點間的電位差，產生的電流將會流入保護二次回路，這一電流將可能增加差動回路中的不平衡電流，使差動保護誤動作。

2.2 牽引變壓器運行中差動保護誤動作原因分析

牽引變壓器運行中出現差動保護誤動作的也不少見，但對于一個牽引變電所來說，這種誤動作情況不是經常性的出現，而是要滿足一定的條件，甚至正常運行很長時間以后才會出現，現就根據現場經驗，總結以下幾個方面原因：P類電流互感器的暫態飽和特性導致差動保護誤動作。電流互感器的飽和實際就是鐵芯中的磁通達到飽和，電流互感器分為P和TP兩大類。P類電流互感器要求在穩態情況下不飽和，而TP類電流互感器則要求在穩態和暫態的情況下都不飽和。當采用P類電流互感器時，當外部存在故障，外部故障切除瞬間，外部存在間歇性的短路情況等，均容易導致牽引變壓器差動保護誤動作。牽引變壓器低壓側真空斷路器絕緣性能不良時，會導致差動保護誤動作。

2.3 設備更新改造的牽引變壓器差動保護誤動作原因分析

電流互感器變比提供不準確造成差動保護誤動作。更換電流互感器后，牽引變壓器各側電流互感器不匹配，造成差動保護誤動作。為使牽引變壓器差動回路選用的電流互感器，均是能躲過暫態飽和特性，然而在牽引變電所改造更換電流互感器的過程中，忽視了這一點，將電流互感器更換成P類或者同時將兩側電流互感器更換為P類的，這樣在外部故障存在時，當滿足一定條件時，必然將導致牽引變壓器差動保護誤動作。

3 防止牽引變壓器差動保護誤動作的途徑

對于新建或設備更新改造的牽引變電所造成的牽引變壓器保護誤動情況，應嚴格按照國家相關標準、文件或者廠家說明書執行，每一個流程均需要嚴格把關。特別是牽引變壓器初次投運，一定要帶負荷查看差電流，根據現場負荷情況再適當調整定值。由于牽引變壓器的勵磁涌流或和應涌流造成牽引變壓器差動保護誤動作的，可采用調整差動保護啟動門檻定值和調整差動保護二次諧波制動系數定值。對于P類電流互感器的暫態飽和特性造成牽引變壓器差動保護誤動作，可采用抗暫態飽和的電流互感器；提高微機繼電保護裝置抗飽和的能力，特別是抗暫態飽和的能力。

4 結論（下轉第52頁）

（上接第51頁）按照檢驗條例和有關規程規定，在安裝調試過程中，嚴把整組試驗關，積極采取相應措施，可以提高牽引變壓器差動保護的可靠性，減少牽引變壓器在運行中差動保護的誤動作。

【參考文獻】

[1]譚秀炳.交流電氣化鐵道牽引供電系統.第2版[M].成都：西南交通大學出版社，2007.

[2]李自量，陳薇.牽引變電所[M].北京：中國鐵道出版社，1984.

[責任編輯：丁艷]