10kV電網主變保護誤動的故障分析

王忠友

摘要：如果想保證實際運行過程中變壓器的安全性和穩定性，那么就要正確利用主變壓器，充分發出它的作用，阻抗內部短路問題，更好的保護主變壓器，提升保護效果。一旦變壓器處在運行狀態下，大多數主變壓器保護誤動和各種故障問題存在密切聯系。加強對主變壓器短路阻抗的調整，能夠防止對主變壓器進行保護，提升變壓器運行過程中的安全性和穩定性。對此，本文首先介紹主變壓器的作用，然后分析主變壓器誤動原因，最后說明解決電流互感器暫態飽和的策略。

關鍵詞：10kV電網;主變保護;故障

建立保護系統的主要目的是保護電網主變壓器的安全性和可靠性，但是因為10kV線路發生各種不同的故障問題，例如，線路設計環節存在問題、實際運行中出現動蕩等，這些問題使保護裝置傳送一些錯誤動作信號，錯誤的動作信號會使差動保護系統進行動作，如果想找到出現問題的原因和科學合理的解決方法，那么相關工作人員就要根據電網實際情況，進行詳細分析，找到對應的解決辦法。

一、電網運行過程中主變壓器的作用

按照實際用電量、用電途徑等方面的要求，通常配電系統需要挑選對應數量以及結構的主變壓器，確保選擇的主變壓器能夠做好基礎電壓轉換工作，幫助各個電力設備開展科學合理的調配，主變壓器是變電站的一種基礎設備[1]。

第一點，主變壓器在掌控電壓數值轉變方面存在一些作用，主變壓器是變電關鍵設備之一，它能夠幫助傳輸以及轉換電能，滿足電力系統中各個設備以及用電居民的各項需求，并且還能夠變換電壓等級，確保每個傳輸階段電壓數值的準確性，提升運送電能的效果，防止出現超載安全隱患。

第二點，主變壓器在調控電子設備方面存在一些作用，因為電力設備內部線圈結構比較復雜，主變壓器能夠根據電力設備性能不斷調整電能供應，確保將實際功率、傳輸電壓等各個參數控制在合理范圍里，根據變電站設備的實際情況，建立對應的安全保護和支持。

如果遇到主變壓器發生跳閘問題后，值班工作人員要立刻將這一情況報告給調度員，第一時間內安排維修工作者進行維修檢查，按照實際檢查結果制定對應對策?，F場維修工作者要搜集與故障有關的信息，例如保護文件資料等，因為兩套差動保護有著鎖定功能，所以這種情況下保護動作是正確的。按照相應圖紙檢查保護設定值，詳細檢查二次回路氣體。

二、主變壓器誤動原因

（一）詳細分析主變壓器誤動技術

在線路發生故障的過程中，主變壓器動作能夠反映出變壓器里面壓力的合成。根據現場試驗結果能夠看出，主變壓器的短路阻抗以及直流電阻試驗都符合要求，做出相應的判斷，主變壓器保護誤動和變壓器放電沒有直接關系。

詳細分析電流和電壓波形，能夠看出在勵磁涌流中，電壓波形為正常狀態。實際上，普通繞組電流與高壓側電流這兩種電流形式相同，但是兩種電流形式方向相反。電流通過時，保護跳閘系統的使用可以產生效果。兩個主變壓器的功率比較大，三向電流衰減過程中，需要花費較長的時間。由此可知，當截止時刻處于最大值時，磁通量極性將會直接決定剩余的磁通量。一旦主變壓器通過電流過大時，就會出現鐵芯振動現象，導致主變壓器動作[2]。

（二）詳細分析勵磁涌流

沖擊電流能夠直接決定閉合時施加電壓的相位角，且磁芯內剩余磁通量的大小和方向都將會被影響。沖擊電流也影響著磁芯的飽和度。單相自炊變壓器可以在不同方向合閘的瞬間增加電壓，進而導致初相角出現不同現象，事故變壓器在合閘的瞬間也會作用到初相角上，滿足勵磁涌流要求。氣體保護動作符合各種不同要求，其他兩種保護動作不符合各種不同的要求。因此其他兩項無法進行正常動作。由此可以得知，外電壓初始相角和變壓器合閘瞬間產生勵磁涌流有著直接關系。

（三）正確使用各種具有抗飽和性能的保護裝置

10kV電網出現故障后，將會給主變壓器帶來一些影響。一些主變壓開啟保護裝置主要是為了預防實際運行過程中出現故障問題，運用TA飽和判據，防止引起差動保護誤動作。若是因為差動電流導致間斷，那么可以通過運用閉鎖差動保護方法進行解決。借助TA飽和識別技術，能夠使保護誤動發生幾率降低。在解決常見差動問題時，可以借助半波積分法進行詳細計算。這種解決方法可以使變壓器各個方面的側電流基波分量求差獲得相應的差流，直流分量也不會給它帶來過大的影響。

三、解決電流互感器暫態飽和的策略

電流互感器借助自身內部鐵芯建立電磁感應，通過這種方式得到與一次和二次電流有關的數值，然而若是鐵芯剩余磁含量不斷增加，或因為線路故障問題傳送大量非周期分量，那么就會出現暫態飽和問題，在判斷電流數值時會出現錯誤問題，如果想解決這些問題，可以在更換硬件等方面進行升級和改造。

（一）針對保護電流互感器的特點，提高電流互感器的穩態性能

要準確判斷用電量的情況，出現暫態飽和現象的環節都存在保護性能的電流互感器，不斷提高P級電流互感器的穩態性能以及TP級的暫態性能，在電學角度盡能減少因飽和狀態產生的誤差。

在提升電流互感器穩態性的過程中，要經過多次試驗進行測試，確保其處于良好狀態下，其中涉及到的主要參數就是互感器的伏安特性，并且要繪制圖形，根據圖形和計算數據得到一次、二次電流瞬時值等各種關鍵參數，一般使用極限電動勢法進行計算。

第一步，按照電流互感器的特性得到有關它的準確限制等相關參數。第二步，根據計算額定電流得到額定二次極限電動勢，并且實際工作中負載的電動勢不能超過這個數值。如果電網中具有處于飽和狀態下的互感器和線路中出現短路故障問題，那么就要科學降低二次負載實驗的結果，確保它不超過額定二次極限電動勢，符合極限電動勢法的計算規則，通過這種方式提升電流互感器的穩態性能，使其具有的飽和程度不斷降低[3]。

（二）更換PR系統以及TPY電流互感器

如今暫態保護的關鍵設備就是TPY電流互感器，這種類型的互感器里面鐵芯結構有著氣隙特點，而且氣隙長度占磁路平均長度的百分之五，通過這種方式可以使勵磁電流不斷下降，通過掌控和調節內部鐵芯的磁通密度，可以使出現飽和現象的幾率比較小。一般來說，很少會大范圍使用TPY電流互感器，因為這種類型互感器需要花費較多的資金，導致工程成本上升。

基于P系列電流互感器，增添限制剩余磁系數的性能，形成了PR系列電流互感器。如果穩態互感器長時間處在工作狀態中，那么就會累積過多磁力，一旦線路出現故障后，那么就可以在極短時間內讓電流互感器處于暫態飽和狀態。PR系統電流互感器里面鐵芯同樣有著氣隙特點，能夠限制和掌控磁力的含量，當剩余磁系數等于或者小于百分之十時，這種電流互感器的準確級別可以達到5PR以及10PR。若是遇到線路發生短路故障，僅發生一次的情況下，不會出現飽和問題，并且該設備的市場價格比較低，不會大幅度提升工程成本。它比普通電流互感器更加先進，但是卻無法和TPY級別的電流互感器進行比較[4]。

四、結束語

通過上述介紹可以看出，一旦電流互感器出現飽和現象后，那么將會導致錯誤判斷電流。10kV電網故障傳輸的電流信息無法通過主變電器的保護互感器進行處理，錯誤開啟差動保護。因此，相關工作者在日常工作中要認真做好管理工作，提高相關設備的性能，提升電流互感器的穩態性能以及暫態性能，防止電流互感器出現剩磁問題或者飽和現象。

參考文獻：

[1]陳大偉. 10kv電力變壓器檢測及常見問題分析[J]. 軍民兩用技術與產品， 2018（2）：163-163.

[2]何瑕妮， 張曦. 基于10kV電力系統相電壓變化與接地故障現象分析[J]. 電子測試， 2018， 400（19）：101-102.

[3]陳忠. 關于10kV電力電纜的施工故障分析及防范措施[J]. 建筑工程技術與設計， 2018，（26）：2162-2162.

[4]肖景耀， 鄒德濤. 試論10kV電力系統單相接地故障分析與處理方法[J]. 山東工業技術， 2019， 291（13）：201-201.