淺談變壓器差動(dòng)保護(hù)

張燕

摘 要：本文對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理，特點(diǎn)，運(yùn)行中的要求作了較為詳細(xì)的介紹，對(duì)在變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘后的處理流程和原因分析進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：差動(dòng)保護(hù)；原理；分析；處理

中圖分類號(hào)：TM407；TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0129-02

電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電氣設(shè)備，變壓器本體及相關(guān)保護(hù)裝置的正?？煽窟\(yùn)行對(duì)一個(gè)變電站甚至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關(guān)重要。一旦發(fā)生故障造成設(shè)備損壞，因其檢修難度大、周期長(zhǎng)，勢(shì)必要造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

變壓器差動(dòng)保護(hù)是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，是變壓器的主保護(hù)之一。一般采用的是帶制動(dòng)特性的比率差動(dòng)保護(hù)，因其所具有的區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠閉鎖的特點(diǎn)使其在系統(tǒng)內(nèi)得到了廣泛運(yùn)用。區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)瞬時(shí)有選擇性的斷開故障設(shè)備，極大的保證了電網(wǎng)、設(shè)備、人身的安全。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)基本原理及作用

差動(dòng)保護(hù)是根據(jù)“電路中流入節(jié)點(diǎn)電流總和等于零”的原理制成的。在繞組變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)電流互感器，其二次側(cè)按循環(huán)電流法接線，即如果兩側(cè)電流互感器的同級(jí)性端都朝向母線側(cè)，則將同級(jí)性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側(cè)電流互感器的二次電流之差。

變壓器差動(dòng)保護(hù)為變壓器的主保護(hù)，主要用來保護(hù)雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。

差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是能迅速有選擇的切除保護(hù)范圍內(nèi)的故障，接線正確，調(diào)試得當(dāng)，不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。

缺點(diǎn)是不能反應(yīng)內(nèi)部變壓器內(nèi)部如鐵芯過熱燒傷、油面降低等故障，如變壓器繞組發(fā)生少數(shù)線匝的匝間短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大，會(huì)造成局部繞組嚴(yán)重過熱并產(chǎn)生強(qiáng)烈的油流向油枕方向沖擊，但是表現(xiàn)在相電流上并不大，差動(dòng)保護(hù)將沒有反應(yīng)。因此差動(dòng)保護(hù)不能代替氣體保護(hù)。

2 變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作故障點(diǎn)判斷及處理程序

2.1 變壓器及其套管引出線，各側(cè)差動(dòng)電流互感器以內(nèi)的一次設(shè)備故障引起主變跳閘

2.1.1 主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作及事故現(xiàn)象

110kV西城變電站正常運(yùn)行情況：110kV和10kV均采用單母線分段的接線方式，110kVI、II母并列運(yùn)行，10kV采用分裂運(yùn)行方式。2009年9月11日，凌晨2：08分，110kV西城變電站后臺(tái)機(jī)事故報(bào)警：1號(hào)主變差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作，101開關(guān)、901開關(guān)動(dòng)作跳閘，1號(hào)主變電流、有功、無功表計(jì)指示為0，10kV分段930開關(guān)備自投動(dòng)作成功。如圖1所示。

2.1.2 處理過程

事故發(fā)生后，當(dāng)值值班員迅速調(diào)看了該站的主接線圖和事件歷史記錄，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變兩側(cè)的總路開關(guān)101、901開關(guān)跳閘了，潮流顯示為0，10kV備用電源自投裝置動(dòng)作成功后，2號(hào)主變未出現(xiàn)過載，該站各級(jí)母線電壓及線路潮流指示正常，對(duì)外供電未受影響。值班員在值班長(zhǎng)的安排下向相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和調(diào)度匯報(bào)，并對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作范圍內(nèi)的一、二次設(shè)備進(jìn)行檢查。保護(hù)室檢查，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變高低壓側(cè)101、901開關(guān)跳閘燈亮，運(yùn)行燈熄滅，保護(hù)裝置顯示1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開1號(hào)主變101、901開關(guān)。現(xiàn)場(chǎng)檢查，地點(diǎn)包括：1號(hào)主變場(chǎng)地、101開關(guān)間隔、901開關(guān)間隔及其間的聯(lián)絡(luò)線等。同時(shí)應(yīng)關(guān)注變壓器本體的油溫、油色、防爆玻璃、瓷套管等，確定是否有明顯異常。最終值班員發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變低壓側(cè)B、C相穿墻套管有放電痕跡。如圖2所示。

將檢查情況向當(dāng)值調(diào)度匯報(bào)后，在調(diào)度的命令下將1號(hào)主變隔離，轉(zhuǎn)檢修。

若檢查變壓器及差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)一次設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)任何明顯的異常和故障痕跡，在未查明原因及消除故障前，不得送電。

2.2 變壓器內(nèi)部故障引起主變跳閘

110kV敘永變電站2號(hào)主變是1995年生產(chǎn)的三相繞組變壓器，2011年05月從成都拉至瀘州110kV敘永變電站使用，該變壓器在成都時(shí)曾經(jīng)遭受近區(qū)短路沖擊。2012年3月該變壓器再次遭受短路沖擊，但未發(fā)現(xiàn)明顯變形，根據(jù)狀態(tài)檢修判定其為異常狀態(tài)。

其銘牌參數(shù)為：

型號(hào)：SFSZ8-31500/110

額定容量：31500/31500/31500VA

額定電壓：110±8*1.25%/35±2*2.5/11kV

空載損耗：42kW 空載電流：0.53%

短路阻抗：10.04%/17.79%/6.44%

連接組別：YNyn0d11

生產(chǎn)日期：1995/02/01

2013年08月15日，敘永地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷暴雨天氣，在打雷天氣2號(hào)主變壓器發(fā)生主變差動(dòng)保護(hù)、重瓦斯保護(hù)動(dòng)作。跳閘后運(yùn)行值班員檢查2號(hào)主變壓器氣體繼電器觀察窗可見明顯氣體，壓力釋放閥沒有動(dòng)作，外絕緣沒有閃絡(luò)放電痕跡，各處密封點(diǎn)未見受壓噴油現(xiàn)象，變壓器外觀整體未見異常。初步判斷為2號(hào)主變內(nèi)部故障造成主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)和保護(hù)專業(yè)人員對(duì)保護(hù)裝置試驗(yàn)，保護(hù)裝置及二次回路正常。

高壓試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)對(duì)2號(hào)主變進(jìn)行了診斷試驗(yàn)。包括：繞組變形試驗(yàn)、低電壓短路試驗(yàn)、低電壓空載試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、變比試驗(yàn)、繞組絕緣試驗(yàn)、繞組連同套管介損試驗(yàn)、套管介損試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)，并在主變本體放油閥處及瓦斯繼電器處分別提取油樣、氣樣進(jìn)行色譜分析試驗(yàn)。判定為2號(hào)主變35kV側(cè)B相繞組故障。

繞組變形試驗(yàn)：

從圖3可見，B相與A、C相繞組曲線在低頻段曲線呈反相狀態(tài)。與以往相比整體在低頻段有變化?？膳袛郆相可能變形，整體也可能變化。如圖4所示。

工廠在對(duì)變壓器吊罩、拆除鐵芯上鐵軛、拔線圈后發(fā)現(xiàn)35kVBm相繞組整體向內(nèi)凹變形。

3 變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行中的要求

（1）變壓器差動(dòng)保護(hù)應(yīng)能躲過勵(lì)磁涌流和外部短路電流產(chǎn)生的不平衡電流。

（2）應(yīng)在變壓器過勵(lì)磁時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作。

（3）差動(dòng)保護(hù)的的范圍應(yīng)包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引線時(shí)，應(yīng)采取快速切除故障的輔助保護(hù)措施。

（4）對(duì)新安裝的差動(dòng)保護(hù)在投入運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。

（5）變壓器帶負(fù)荷后，應(yīng)每日定時(shí)對(duì)變壓器各相差流進(jìn)行檢查。正常狀態(tài)下各相差流應(yīng)小于0.02Ie。

4 結(jié)語

變壓器差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單、使用電氣量單純、保護(hù)范圍明確、動(dòng)作不延時(shí)，一直用于變壓器的主保護(hù)。而變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，獨(dú)具特點(diǎn)，所以必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析各個(gè)細(xì)節(jié)，了解變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)，采用相應(yīng)措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護(hù)可靠動(dòng)作。變壓器各相差流異常時(shí)，運(yùn)行人員必須對(duì)變壓器及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作的原因，并立即向上級(jí)調(diào)度和主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，及時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)導(dǎo)則及現(xiàn)場(chǎng)分析結(jié)論采取相應(yīng)的對(duì)策，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]王唯儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用，北京：電力出版社，2002.

[2]賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理（增訂版），北京：中國電力出版社，2004.

[3]電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程Q/CSG114002-2011.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.