電力變壓器中縱差保護運用的分析

孟劼++涂偉

摘 要：在電力系統中電力變壓器有著非常廣泛的應用，現有的縱差保護是一種重要的保護措施，縱差保護雖然具有不少優勢，但一系列新的問題也正在不斷產生。該研究就電力變壓器中的縱差保護的工作原理和研究應用中存在的問題進行分析。

關鍵詞：電力變壓器 縱差保護 不平衡電流 勵磁涌流

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0034-02

作為電力保護的重點對象的電力變壓器不僅是因其本身具有很高的價格，而且它在維持整個電力系統的穩定性中發揮著不可取代的重要作用。而縱差保護作為一種廣泛應用的保護裝置，其能否合理運用、正確動作對電網的安全運行來說至關重要。近縱差保護在變壓器的運行中出現的問題仍舊值得關注。

1 電力變壓器縱差保護的基本原理

縱差保護全稱縱聯差動保護，變壓器的縱聯差動保護防御的是油箱外面套管和引出線等的故障。在正常情況下或保護范圍外發生故障時，兩側電流互感器二次側電流大小相等，相位相反，因此流經繼電器的差電流為零，但如果在保護區內發生短路故障，流經繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，起到保護作用。

2 縱差保護中常見問題

（1）首先有必要一提的是最常見的問題便是安裝過程中出現的問題；目前常見的電流互感器，出廠時都在外殼上明確標注P1、P2；抽頭S1、S2；意思是當CT一次側的電流由P1流向P2時，二次側感應電流的方向為S1到S2。差動裝置取的是保護區域兩端的兩個CT的二次側感應電流進行計算，此時就一定要注意差動保護裝置本身的固有特性：是180度接線還是0度接線。所謂180度接線要求，就是對兩端兩個CT進入保護裝置的電流求和，和為零時不動作；0度接線要求就是對兩端兩個CT進入保護裝置的電流求差值，差值為零時不動作。安裝作業人員甚至一些設計人員常常由于對該原理的模糊導致對于發電機的差動保護習慣性設置為0接線，對變壓器采用180接線；這就與很有可能與差動保護裝置本身的計算屬性要求不符，繼而造成差動保護的誤動作。雖然現在的自適應接線方式的差動保護裝置很好的解決了這個問題，但這種裝置電廠普及度不高，極易出現問題，這就要求現場人員在施工過程中要嚴格校驗。

（2）差動繼電器的電流回路接線問題，現在電力變壓器主要分為干式變壓器和油浸式變壓器兩類，在變壓器的規格參數中有一項被稱之為聯接組標號。也就是平時說的接線方式。暫以常規的Dyn11來闡明差動繼電器電流回路接線問題。根據基礎電路理論，角型接法的線電壓比星型接法的相電壓超前30度，所以就變壓器自身來說高壓側的電流會超前低壓側30度。那么如果兩側的CT采用相同的接線方式的話，在高壓側CT處產生的二次電流也會比低壓側CT產生的二次電流在相位上相差30度，那么正常運行時也就可能超過保護定值造成誤動。

對此問題現在普遍采用改變CT二次繞組接線方式的辦法來解決。以Dyn11為例來說明，高壓側采用三角形接線，那么高壓側對應的CT的二次繞組就采用星型接線；低壓側采用星型接線，那么低壓側對應的二次繞組就采用角型接線；這樣一次側雖然高壓側的感應的線電壓雖然會比低壓側感應的相電壓超前30度；但由于接線方式，星型接法的CT的感應電流會比角型接法的CT的感應電流滯后30度。這樣流入差動保護裝置的兩組電流就剛好可達到相位一致的狀態。

（3）勵磁涌流的問題，當變壓器合閘時或外區域故障時，可能產生很大的電流，然后很快返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流稱之為勵磁涌流，勵磁涌流對變壓器并無危險，因為這個沖擊電流存在的時間很短。解決方法最主要的的是如何識別涌流、利用涌流中的一些特性來構成差動保護的閉鎖條件，找到準確、可靠的閉鎖判據。

間斷角原理就是利用短路電流波形是連續變化的，而勵磁涌流波形是具有明顯的間斷角特征作為鑒別涌流的判據。該方法是以精確測量間斷角為基礎的，間斷角的測量必須考慮電流互感器傳變對勵磁涌流的影響，尤其當電流互感器飽和后對二次電流波形的影響。同時還受到采樣率、 采樣精度的影響及硬件的限制，因此這種原理在變壓器差動保護中的應用效果曾不十分理想 。但是隨著人們在這方面的研究的深入細致和進行了大量的試驗工作，恢復間斷角的算法被提出來，改進后應用效果還比較理想。

關于二次諧波法，目前常采用二次諧波構成差動保護的閉鎖條件來防止涌流誤動。二次諧波制動目前也有幾種方案 ，最常用的是三相“或”的閉鎖方式，只要判斷出一相差流中的二次諧波的含量滿足涌流制動的條件，即閉鎖使保護指令不能發出。這種原理的保護在現場應用的效果還是比較理想 ，基本能夠有效的區別變壓器真正故障和空載合閘或外部故障切除后電壓恢復時的涌流。

涌流中的三次諧波成分也比較大，僅次于二次諧波，但是三次諧波不能作為涌流的特征量來組成差動保護的制動或閉鎖部分。如果以直流分量來構成差動保護的閉鎖條件的話，變壓器內部短路時勢必會延緩保護的動作速度，并且三相涌流中往往有一相為周期性電流， 即它不含有直流分量，這時還必須增大差動保護的動作電流來躲過這種周期性涌流，這又使保護的靈敏度降低。

（4）差動保護定值的問題，目前的差動保護裝置定值包含差動速段投退定值；差動速斷電流定值；比率差動投退定值；比率差動門檻電流定值；拐點1/2電流定值；折線1/2斜率系數定值；CT斷線閉鎖投退定值；差動平衡系數定值；啟動時間定值；差動延時時間定值。以下主要對差動平衡系數、差動速斷定值、比率差動保護定值進行說明：

①差動平衡系數：用于補償差動回路電流平衡，以選擇的基準值進行折算。

Kphl=In1/In2

其中In為額定電流，計算方法如下：

In=Pn /√3Un*Kl

式中：Pn—額定容量。

Un—各側額定電壓。

Kl—電流互感器變比。

②差動速斷定值：整定原則為躲開外部故障時最大不平衡電流即：Isd=Kr*In1

式中：In1為高壓側額定電流；Kr為相對于額定電流的勵磁涌流倍數，可根據系統阻抗和CT特性來整定，一般取6～10Ie。

③比率差動保護定值：包括差動電流門檻定值Icd、第一拐點定值Ir1、第二拐點定值Ir2、比率制動第一段折線斜率K1、第二段折線斜率K2、諧波制動系數Kxb，Icd整定值應能躲過額定負載時差動回路的最大不平衡電流，即 Icd=Kk*（Ktx*Fi+）*Ie

In--額定電流Kk—可靠系數，取1.3～1.5

Ktx—電流互感器同型系數，取1.0

Fi—電流互感器的最大相對誤差，取0.1 實際中一般取Icd為0.25～0.5Ie

對于不同型號、容量的變壓器的縱聯差動保護，出廠時都配有各自的定值手冊，在安裝結束調試工作開始前，一定要注意按照定值手冊對差動保護裝置的參數進行核對，選擇合適的保護定值參數是保證變壓器保護裝置可靠動作的關鍵。

3 結語

靈敏性和靈活性現在占據廣闊市場，通過目前對它的創新和改進以及各種功能的完善，在未來的市場上，這種切實可行的電力變壓器仍舊具有不錯的前景。

參考文獻

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