关键词：变压器；主变保护；二次回路接线
针对电力系统中变压器的保护，目前比较主流的主动保护技术是差动保护装置，这种技术在目前电力技术产业中已经比较成熟。但是，在采用该技术的过程中，针对变压器二次回路接线方面仍然存在着一些问题，多种问题的存在一方面会导致差动保护装置失效，另一方面也会导致电力系统存在安全隐患。目前，部分地区的电力系统中引进了微机型变压器差动保护，基于强大的数据处理和智能分析能力，可以很好检测各类二次回路接线问题和故障，为电力工作者提供重要帮助。当然，从技术和日常管理工作的角度，对这些问题的发生原因和解决思路进行分析，是十分有必要的。
一、电流互感器联接组变化比匹配及相位修正
变压器主变保护二次回路接线问题比较多样化，从表1中可以看出，主要包括人为操作失误以及电力系统故障等两大类，而从差动保护的设计角度来讲，需要考虑的问题也比较多。正常情况下，在电力系统当中变压器中有电流通过的时候，变压器各侧电流互感器的二次电流一般不会达到刚好平衡的状态，出现这种情况主要与变压器变比和接线组别等方面的问题有关，基于这个问题，目前在主变保护设计时要考虑以下几个问题：其一，变压器各侧电压等级和分接头样式；其二，电流互感器接线方法及特性；其三变压器Y接线绕组侧的中性点是否正确接地[1]。
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表1：变压器主变保护二次回路中主要的接线问题汇总
如今针对变压器保护的相关技术越来越先进，如图2所示，一些智能化的保护系统也逐渐投入实际应用之中。目前比较主流的变压器差动保护装置一般都是使用电流互感器接线方法，也就是通过Y测△接的形式，目的是要修正相位差，再配合系统内部相关元器件来进行变比匹配，另外也可以通过外部辅助电流互感器来达到变比匹配的目的。在当前相关技术领域当中，微机型变压器差动保护装置可以通过计算机软件来对电流互感器的变化进行匹配，同时还可以保护系统内出现的相位差，最终可以达到消除电流失衡的问题。
另外，如果因电力系统外部因素引起的电力互感器饱和问题，此时如果变压器保护区内部也存在故障问题，此时电流互感器保护闭锁咋混同应当马上解除。通过这种机制可以及时发现变压器内部故障，并快速做出有效应对，避免产生损失。目前，电力产业领域比较流行采用数学知识和软件技术相结合的方法来实现电流互感器联接组的相位修正和变化匹配[2]。该方法的优势在于检测和应对故障的方式更加灵活，同时该技术不会受到环境因素干扰，另外整体的成 本消耗更低、经济性较好，能全面提升变压器保护水平。
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图2：某智能变电保护系统结构示意图
二、电流互感器二次电路短路及断线问题的对策分析
这些年来，电力系统中通过微机型变压器差动保护装置来对电流互感器二次回路短路及断线问题进行监测和判定，是存在困难的。这主要是因为电流互感器二次回路接线比较复杂，短路、开路问题十分多样，所以单靠微机型变压差动保护装置无法对这些故障进行精准判定和有效处理。所以，目前一般采用电压量和点流量来作为判别指标的方法，该方法尤其适合主后备一体化方式的微机型变压器保护装置系统。
目前，针对变压器差动保护装置中电流互感器二次回路短路及断线的问题，主要的判定依据有以下两种：其一是差流异常报警，也就是系统中任意一相差流有效值超过报警阈值，并且满足相应时间，此时保护装置会发出预警；其二是瞬时电流出现短路或断线的报警，比如系统中有电压元件出现突变启动的情况，或者系统启动之后最大相的电流值超过了1.2Ie[3]。
在实际的变压器保护和故障诊断中，针对判据元件的设计可以考虑选择发报警信号的同时来对差动保护进行闭锁，同时还可以在相电流增大至1.2Ie以上时自动基础保护。很显然，这种方法主要是通过电压量及电流量来进行监测和判断的，因此可以较为精准地判断电流互感器二次回路中绝大多数的短路、断线问题。这种方法可以扩大相关故障的监测范围和判别范围，也能够更精准地对各类危及变压器系统的短路、断线问题进行监测，并做出有效应对。
三、电流互感器极性及接地问题分析
（一）极性和相序问题
正常情况下，变压器差动保护装置在投入正式使用之前，需要对其电流互感器接线回路的极性、相序进行检查，否则一旦存在问题会导致保护装置失效。很多时候，电力系统的日常运转管理过程中，因为人为失误等因素，会出现变压器各侧电流互感器二次回路接线接错的问题，主要体现在极性、相序方面。为了解决这一问题，相关技术人员考虑加入显示器，以此来显示变压器各侧电流量的相关数值，以便工作人员直观判断是否存在误接、错接的情况。在此基础上，在变压器系统投入正式使用之后，现场相关工作人员需要及时观察显示器显示的相关数据，然后对变压器一个侧点流量的相量图进行绘制，最终判断二次电流回路的接线是否存在问题。
值得一提的是，通过该方法如果判断出接线没有问题，但是发现差流值存在问题，那么可以判断这是因为保护装置数字化平衡变压器各侧电流量的整定值整定存在问题，也就是说，通过该装置还可以对整定值的正常与否进行判断[4]。
（二）接地问题
接地问题始终是电力产业当中比较常见的问题之一，在变压器不差动保护的二次电流回路接线中也依然存在。相关互感器系统需要按照规范做好接地问题，比较规范的方式是在二次回路中需要在配电装置附近经端子排设置一个接地点，另外针对多组电流互感器联接的系统，需要在保护屏上经端子排设置接地点。
在很多电力系统的日常管理过程中，很容易出现电流互感器二次回路多点接地的问题，这种问题很容易引发差动保护装置故障，或异常触发。针对这一问题的处理，除了要求相关技术人员严格按照规范的方式进行接地以外，还要在系统投入运行之后对系统进行检测，重点通过观测差流来判断是否存在接地有误的问题。在此同时，需要针对电力系统内部地网系统的完善程度进行检查，一方面要求开关站地网和主控制室地网保持可靠的互连状态，另一方面还需要严格按照规范的方式将二次设备接地点与地网连接[5]。
总的来说，变压器差动保护中二次回路接线问题的存在，很容易导致差动保护装置出现故障或异常触发，不仅影响安全保护工作，还容易产生安全隐患。尤其是如果接地连接不规范，还会导致系统电流异常，危机系统和工作人员的安全。因此，有必要通过严谨的工作规范管理、日常巡检和数字化监测系统，严格保证系统二次回路接线符合规范。
四、电流互感器饱和问题应对策略分析
针对目前比较主流的电磁耦合式电流互感器系统，会因相关故障导致其出现异常保护情况，进而影响差动保护装置功能[6]。尤其是暂饱和问题会严重影响变压器各侧电流量，会造成保护装置失效。
在当代部分变电站等电力机构当中，一般先从电流互感器选型方面对暂饱和问题进行规避。例如，针对高压系统选用TPY级电流互感器以及带有小气隙的PR级电流互感器装置，可以有效避免电流互感器暂饱和问题。接下来，重点分析下判定电流互感器饱和问题的方法。
针对变压器受保护区域内的短路故障，由于这种情况下制动电流、差动电流的数值都会受到干扰，因此不能用这类数值机械能故障判断[7]。此时应当对系统比率差动保护的动作特性进行分析。针对变压器受保护区域之外发生的问题，其会引发大量穿越性短路电流，导致电流互感器出现饱和问题，进而产生数值较大的虚假差动电流，如果此时不及时采取有效的稳定比率差动保护的方法，差动保护装置会异常触发。
这对这一情况，需要对变压器各侧电流量进行计算，并得出差动电流值，可以在开始的较短时间区间内保持基本平衡，平衡电流数值也比较小。此时，电流互感器会出现饱和问题，最终引起变压差动保护装置异常触发[8]。通过这种方式来对电流互感器饱和情况进行判定，有助于及时发现问题，并针对性进行处理和规避。
结语：
综上所述，电力产业的快速发展给电力装置管理和安全保护工作提出了更高的要求，针对变压器保护工作中常见的差动保护装置，应当对引发该装置功能障碍的原因进行全面分析。然后在实际工作中积极采用先进的数字化装置，来对变压器差动保护装置的各方面数值进行监测和分析，同时提高装置设计和安装规范性，基于严谨的检查监测机制，避免二次回路接线问题的发生。另外，电力系统安全管理人员还需要从科学的角度掌握判断变压器差动保护装置异常的能力，及时发现问题，并排除故障，全面提高电力系统的稳定性，为社会稳定发展保驾护航。
参考文献：
[1]郭晓鸣.主变压器断路器失灵保护回路与延时定值关系分析[J].四川电力技术,2018,41(1):56-60,66.
[2]梁皓钦,赵金宪.利用三相交流低频电源检测主变差动保护回路的接线校核[J].电工技术,2019(22):47-49.
[3]李本瑜,宋晓亮,王冰清.主变CT极性和保护方向自适应校验技术研究[J].自动化与仪器仪表,2019(5):171-174,178.
[4]丁礼芳.TA选型不合理导致变压器差动误动原因分析及对策[J].云南水力发电,2019,35(2):109-112.
[5]乔斌强,王永胜,刘斌, 等.变压器差动保护误跳闸故障原因排查[J].内蒙古电力技术,2019,37(5):98-100.
[6]潘金祥.110 kV变电站主变差动保护动作原因分析[J].通信电源技术,2019,36(3):198-199,202.
[7]曹美龙.分裂变压器分支零序保护误动案例分析及改进校验方法[J].能源与环境,2018(5):29-30,32.
[8]刘尚平.主变差动保护装置中电流互感器变比整定错误影响分析[J].数字化用户,2018,24(35):27,163.
论文作者:王文俊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第18期
论文发表时间:2020/4/9
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