變電站變壓器差動保護問題的分析

樊靜

摘 要：變壓器是變電站的最主要的設備之一，而作為變壓器主保護的差動保護在變壓器運行過程中常常發生問題。本文探析了變壓器差動保護的某些誤動作，發現了幾種導致變壓器差動保護誤動作的誘因，分析并找出了避免變壓器差動保護失效的方法，使變壓器差動保護的可靠性有所提高，從而增強了變電站運行的穩定性。

關鍵詞：變電站；變壓器；差動保護問題；方法

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0123-01

引 言

變電站變壓器的穩定運行關系到電力系統的可靠性、安全性和經濟性。隨著科學技術的發展，差動保護作為變壓器的主要保護措施得到了很大的改進，但仍存在一些誤操作問題。這可能導致變電站運行異常，嚴重影響變電站的穩定運行，甚至導致系統癱瘓。因此，本文對變壓器差動保護進行了分析。找出防止變壓器差動保護故障的對策，為變電站的正常運行提供幫助。

1 變壓器差動保護

1.1 變壓器差動保護的作用

差動保護能正確區分被保護原件保護區內、外故障，并能瞬時切除保護區內故障。變壓器保護用來反應變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護。

1.2 比例差動保護的特點

流入差動繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時的交叉電流有關。交叉電流越大，不平衡電流越大。具有制動特性的差動繼電器利用這種特性引入制動電流，可以反映變壓器通過電流的大小。繼電器的工作電流不按最大通過電流設定，而是根據制動電流自動調整。當故障電流很大，負載電流的影響可以忽略時，各種制動電流選擇方法都具有較高的靈敏度；只有當故障電流和負載電流接近甚至更小時，分析各種制動電流的相對大小才有意義。變壓器繞組匝間短路時比較常見的故障形式，如果短路匝數很小，雖然短路繞組流過大電流，但故障電流到變壓器側并不大，甚至小于負載電流。如何提高匝間短路時的變壓器縱差保護靈敏度，仍是一個重要的問題。

利用諧波制動器能夠有效的判斷變壓器是否處于正常的運行狀態，如果變壓器的運行狀態發生了突變，那么必然會產生二次諧波分量，這樣就可以通過諧波制動器檢測到異常的波段，從而及時的找到變壓力的故障位置，進而實現變壓器的異常示警[2]。

2 變電站中變壓器引起差動保護誤動的原因及處理措施

2.1 由各側電流互感器誤差及斷線引起的保護誤動作

變壓器差動保護各側采用的電流互感器器型號不同，當它們的特性差別較大時，會引起較大的不平衡電流?？梢圆捎靡韵麓胧p小不平衡電流：選用高飽和倍數差動保護專用D級電流互感器，并在外部短路最大短路電流下按10%誤差曲線校驗互感器二次負荷。合理選擇變壓器的二次連接導線截面，可以減少二次負載，使兩側差動保護臂的阻抗接近，減少不平衡電流。采用芯內氣隙較小的電流互感器，可以減小芯內剩余電流的影響，使磁路特性取決于氣隙大小，從而減小非線性誤差，從而改善變壓器的工作條件，使兩個變壓器的特性趨于一致，減小不平衡電流。

當電流互感器斷開連接時，電流突然下降。因此，可以根據故障相電流突然變化超過給定值來判斷電流互感器是否斷開。當發生這種情況時，可以將差動鎖鎖在正常負載下，以防止變壓器差動保護不受影響。

2.2 變壓器暫態過程中的差動保護誤動作

差動保護在外部短路的瞬態過程中需要避免不平衡電流，因為它包含大量的非周期元件，偏于時間軸一側鐵芯中磁感應強度沿著部分磁滯回線變化，速飽和變流器的二次繞組感應電動勢很小，可以防止誤動作，由于磁回路具有很大的電感，不平衡電流最大值出現的時間較遲。

雖然短路電流在初始瞬時也有一定的非周期分量，但它衰減很快，只會暫時延遲周期分量的變化。在周期分量衰減后，只有短路電流的周期分量通過速度飽和變換器的一次繞組。此時磁芯內的磁感應強度變化較大。速度飽和變換器二次繞組產生較大的電動勢，是差動繼電器的可靠動作。

防止暫態過程中不平衡電流引起的誤動的措施一般為：對于中小型電力變壓器，允許增加運行電流，避免暫態不平衡電流的影響稍有延遲；中速飽和電流調節器與差動電路相連，其核心具有速度飽和特性，能抵抗帶有大非周期分量的外部短路瞬態不平衡電流；采用具有制動特性的差動繼電器，制動方案具有磁制動和幅度比較制動。

2.3 變電站中勵磁涌流導致變壓器差動保護誤動作

變壓器在正常工作下勵磁電流值很小，一般情況下是不會超過其額定電流的3～5%。但當變壓器空載接通或外部故障排除后恢復電壓時，可能會出現較大的勵磁電流值。在此瞬變過程中變壓器勵磁電流變為涌流電流，其值可達到額定電流的6～8倍。

勵磁涌流具有以下特點：包含很大的成分的周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時間軸一側；包含大量的告辭諧波，且以二次諧波為主，約占基波30～40%以上；波形之間出現間斷角可達80°以上。

根據波形特征的情況是處理勵磁涌流問題最根本的措施：采用速度飽和鐵芯的差動繼電器；通過二次諧波制動，避免了沖擊電流；通過波形間斷角的比較，區分了內部故障和涌流；并適當地增加變壓器比，以減少短路電流的倍數。

3 結 語

在電力系統變電站中，繼電保護中變壓器差動保護的主要目的是變壓器運行過程中發現并正確處理變壓器區內故障。因此，為了提高變壓器差動保護的可靠性和穩定性，有必要確保每一個重要環節并采取合理的對策，確保變壓器及整個電網的運行安全可靠。

參考文獻

[1]蘇貴標.變壓器差動保護誤動分析及對策[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2009（08）：303～304.

[2]唐 勇，朱明輝.變電站電力變壓器差動保護運行若干問題淺談[J].中國電力教育，2006（S1）：13～16.

[3]甘韶忠，葉東印，閆啟祥.110kV變電站變壓器差動保護動作原因分析[J].繼電器，2006（18）：66～68.

收稿日期：2018-9-22