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变压器差动保护误动分析及对策


电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一,它承担着电压变换,电能分配和传输,并提供电力服务。因此,变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。作为主设备主保护的微机型纵联差动(简称纵差或差动)保护,虽然经过不断的改进,但是还存在一些误动作的情况,这将造成变压器的非正常停运,影响电力系统的发供电,甚至是造成系统振荡,对电力系统发供电的稳定运行是很不利的。因此对新建或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动原因进行分析,并提出了防止变压器差动误动的对策。
  1变压器差动保护
  变压器差动保护一般包括:差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护,不管哪种保护功能的差动保护,其差动电流都是通过变压器各侧电流的向量和得到,在变压器正常运行或者保护区外部故障时,该差动电流近似为零,当出现保护区内故障时,该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。
  1.1比率差动保护的动作特性比率差动保护的动作特性见图1。当变压器轻微故障时,例如匝间短路的圈数很少时,不带制动量,使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度。而在较严重的区外故障时,有较大的制动量,提高保护的可靠性。
  二次谐波制动主要区别是故障电流还是励磁涌流,因为变压器空载投运时会产生比较大的励磁涌流,并伴随有二次谐波分量,为了使变压器不误动,采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量,是否达到设定值来确定是变压器故障还是变压器空载投运,从而决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12~0.18。对于有些大型的变压器,为了增加保护的可靠性,也有采用五次谐波的制动原理。
  1.2差动速断保护的作用差动速断保护是在较严重的区内故障情况下,快速跳开变压器各侧断路器,切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流,和****运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流,两者中的较大者。定值一般取(4~14)Ie。
  2变压器差动保护误动作原因分析
  根据变压器差动保护误动作可能性的大小,大致分为新建发电厂和变电站、运行中发电厂和变电站、设备更新改造的发电厂和变电站三个方面进行说明,这种分类方法并不是绝对相互区别,只是为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。
  2.1新建发电厂和变电站变压器差动保护误动作原因分析新建变电站的变压器差动保护误动作,在变压器差动保护误动作中占了较大的比例,但这种情况的误动作,一般大多在变压器投运带负荷试运行的72小时就会被发现。根据现场经验,可以总结以下几方面:
  2.1.1整定值不合理造成变压器差动保护误动作差动速断定值和二次谐波制动的比率差动定值选择不正确造成误动作。差动速断是在较严重的区内故障情况下,快速跳开变压器各侧的断路器,切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流和****运行方式下,穿越性故障引起的不平衡电流,两者中的较大者。定值一般取(4~14)Ie。对于保护定值的计算部门,特别是非电力系统的定值计算部门,往往根据运行经验,将差动速断定值取为(5~6)Ie。这样,就会造成变压器在空载合闸时断路器出现误跳。特别是励磁涌流对保护的影响,广东某发电厂在变压器保护设备更新改造后由于空合变压器产生的励磁应涌流曾出现过以上误跳现象。比率差动是当变压器内部出现轻微故障时,保护不带制动量动作跳开各侧的断路器,使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度;而在区外故障时,通过一定的比率进行制动,提高保护的可靠性;同时利用变压器空载合闸时,产生的二次谐波量来区别是故障电流还是励磁涌流,实现保护制动。一般差动电流和制动电流都在额定情况下计算得到,但现场变压器却在一般运行方式下,由于电流互感器变比、同时系数、计算误差的影响,就会导致变压器实际运行时形成一定的差电流,导致比率差动保护误动作。二次电流互感器(TA)接线方式整定值选择不正确造成误动作。对于微机保护来说,实现高、低压侧电流相角的转移由软件来完成,不管高压侧是采用Y型接线还是采用△型接线,都能得到正确的差动电流,和传统的常规继电保护比较,实际运用更方便、灵活,但也是由于这种灵活性、方便性,往往导致现场的差动保护误动作。对于变压器差动保护来说,如果二次电流互感器(TA)接线方式整定值选择不正确,就不能实现高压侧相角的转移,高低压侧差电流在正常运行情况下就不能平衡,从而造成差动保护误动作。