提高變壓器縱差保護可靠性方法研究

本文從導(dǎo)致變壓器縱差保護誤動的原因入手，針對性的提出相應(yīng)的解決方案，并在實踐中檢驗了方案的可行性，確保了變壓器縱差保護功能的穩(wěn)定與可靠性。

【關(guān)鍵詞】變壓器縱差保護 誤動原因 解決方案

供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行和經(jīng)濟性受變壓器故障這一因素的影響較大，繼電保護裝置可以有效的降低故障率，但同時會存在縱差保護誤動現(xiàn)象，于運行不利。本文主要剖析了導(dǎo)致誤動的主要因素，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 實現(xiàn)變壓器縱差保護的疑難剖析

與正常運行的變壓器相比，故障以及之后的極短時間內(nèi)，輸入輸出的電流變化很大。基于此提出實現(xiàn)縱差保護需要解決的問題如下：

1.1 變壓器兩側(cè)電流的變化

當(dāng)傳輸功率損耗不計時，變壓器輸入輸出端功率相同，變壓后兩側(cè)電流大小不同。另外，接線組別為YN，d11時，會出現(xiàn)30°的相位角偏移，相位和大小的差異決定了出入側(cè)電流之和∑I較大。

1.2 穩(wěn)態(tài)不平衡電流大

第一，電源側(cè)激磁電流會導(dǎo)致縱差保護中不平衡電流的出現(xiàn)；第二，改變分接頭以滿足系統(tǒng)運行方式及負(fù)荷變化時，變壓器兩側(cè)電流差值的改變增大了電流不平衡度；第三，變壓器兩側(cè)TA的變比不同，也增大了差動保護中的不平衡電流。

1.3 暫態(tài)不平衡電流大

（1）兩側(cè)差動TA包括變比在內(nèi)的各項參數(shù)不同：由各側(cè)TA終端引至保護盤TA的電纜引起的二次負(fù)載差距較大。不同型號差動TA暫態(tài)特性不同；差動TA二次負(fù)載大小的不同使得各回路呈現(xiàn)不同的暫態(tài)特征，從而可能在縱差保護中產(chǎn)生很大的不平衡電流。

（2）空投變壓器的勵磁涌流：空投變壓器時產(chǎn)生的勵磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)。合閘角α=0，剩磁ΦS=0.9Φm時，在合閘后的極短時間內(nèi)，通過變壓器鐵芯中的綜合磁通量的變化曲線為右圖所示的曲線Φ。

由圖1可以看出：當(dāng)初始合閘角等于0°、變壓器鐵芯中的剩余磁通ΦS=0.9Φm時，鐵芯中的最大磁通達2.9Φm，從而使通過鐵芯的電流過度飽和，勵磁電流的增量十分巨大，這種現(xiàn)象就是通常所說的涌流，或勵磁涌流。

2 變壓器差動保護誤動作原因分析及解決措施

2.1 錯誤的整定值選擇

包括錯誤的差動速斷定值以及二次諧波制動的比率差動定值。差動速斷的定值選取原則是避開能夠?qū)е掠苛鳜F(xiàn)象發(fā)生的電流與滿負(fù)荷情況下的不平衡電流，取兩者中較大者作為定值。通常定值的大小選取為（5～6）Ie，該值的選取是由非電力系統(tǒng)的定值部門利用實踐經(jīng)驗確定，而非由電力系統(tǒng)相關(guān)計算部門得到，兩者的錯節(jié)容易導(dǎo)致在空載合閘工況時，保護出現(xiàn)錯誤動作。額定情況下可計算得到差動電流和制動電流，但現(xiàn)場變壓器為非額定工況運行，在系數(shù)、誤差以及互感器變比的影響下會導(dǎo)致差電流的形成，導(dǎo)致比率差動保護誤動作。另外，對于變壓器差動保護來說，如果錯誤的選擇二次電流互感器（TA）接線方式整定值，將會導(dǎo)致高壓側(cè)相位角無法轉(zhuǎn)移，造成高低壓兩側(cè)電流的不平衡，致使差動保護誤動。

2.2 正常運行時差動保護誤動原因分析

（1）TA二次回路連線接觸不良或短時開路。

（2）TA二次回路中由于一相接觸不良而產(chǎn)生電弧，該電弧的產(chǎn)生將會導(dǎo)致三相之間短路或者接地。

（3）TA二次電纜芯線（相線）外層絕緣保護失效，導(dǎo)致變壓器組正常工作發(fā)生短路故障。

（4）差動TA二次回路多點接地，接地點距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致兩兩之間地電位相差太大。

2.3 區(qū)外故障切除后暫態(tài)電流導(dǎo)致的誤動

區(qū)外故障被切除時，變壓器電流在極短時間內(nèi)由極大降低到額定值以下。在此期間表現(xiàn)出的暫態(tài)特征為極短時間內(nèi)差動TA電流發(fā)生相位的變化，該特征主要由電流自由分量導(dǎo)致。兩側(cè)差動TA的電流之差的大小與暫態(tài)特征持續(xù)的時間的長短與暫態(tài)特性的差異有關(guān)。當(dāng)差動元件拐點電流整定值超過差動元件中的小電流值時，差動元件缺少激勵從而無法完成制動等動作。此時，若初始動作電流定值偏小，保護容易誤動。

2.4 區(qū)外故障時的誤動

區(qū)外故障時TA誤動的情況有兩種，一種是近區(qū)故障，另一種是遠(yuǎn)區(qū)故障。第一種情況下誤動多因TA一側(cè)飽和，差動保護存在較大電流差；遠(yuǎn)區(qū)故障誤動多是由本文2.1所述，多種原因?qū)е碌牟缓侠碚ㄖ狄约捌渌T多因素所致。

2.5 防止變壓器縱差保護誤動采取的措施

（1）嚴(yán)防TA二次回路接觸不良或開路。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行反措要求。

（3）確保差動TA二次電纜絕緣的有效性。

（4）縱差保護用TA的選擇。

（5）合理的整定值。

3 結(jié)論

本文通過對這些故障原因的分析，提出了影響變壓器縱差保護運行可靠性的原因，并針對不同的原因提出了與之對應(yīng)的解決方案。經(jīng)實踐驗證，本文提出的解決方案可有效提高縱差保護可靠性，降低變壓器縱差動保護誤動引發(fā)的機組非正常停機事故發(fā)生概率。

參考文獻

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[2]李玉海，陳雪峰，李鵬.電力主設(shè)備繼電保護的理論實踐及運行案例[M].北京：中國水利水電出版社，2009：63-74.

作者簡介

高偉（1978-），男，黑龍江齊齊哈爾市人。現(xiàn)為黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司工程師。研究方向為電力系統(tǒng)自動化。

作者單位

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