摘要：分析变压器差动保护误动的原因，对新建的、运行的或设备更新改造的变电站的变压器差动保护误动提出相应预防措施。
关键词：变压器差动保护；误动分析；预防措施
1 基本原理与特性
变压器的纵联差动保护是按比较其各侧电流的大小和相位而构成的一种保护。正常运行及外部短路时，流入差动继电器的电流应等于零。但实际上由于变压器的励磁漏流，接线方式和电流互感器的误差等因素的影响，继电器中有不平衡电流流过；而在保护范围内短路时，差动回路电流应为各侧电流的算术和，从而使差动保护动作，切除故障。根据差动保护的特点，为了达到上述要求，在设计和保护定值计算中对差动的回路中产生不平衡电流的五个因素进行补偿。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。
1.1 比率差动保护的动作特性
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，和最大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
2.1 新建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最大运行方式下，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，某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。
2.1.2 接线错误造成变压器差动保护误动作
流互感器（TA）极性接反导致误动作。对于微机保护来说，如今差动电流的计算由软件来完成，不管是采用加的算法还是采用减的算法都能得到差动电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从电磁感应知道，电流互感器（TA）有极性，也就是同名端，变压器差动回路电流互感器（TA）的同名端指向母线侧还是指向变压器，将对差动电流的计算结果正确与否有直接影响。相序接反导致误动作。电力系统正常的相序为正序，也就是以A相为基准，B相比A相超前120°，C相比A相滞后120°。如果变压器任意一侧的电流互感器（TA）出现相序接错的情况，就会形成差电流，导致变压器差动保护误动作。电流互感器（TA）中性线没有按照一点接地原则接线导致误动作。差动保护的二次电流回路接地时，包括各侧电流互感器（TA）的二次电流回路，必须通过一点可靠接于接地网。因为一个变电站的接地网各点并非绝对等电位，在不同点之间有一定的电位差，当发生区外短路故障时，有较大的电流流入接地网，各点之间将会产生较大的电位差。如果差动保护的二次电流回路在接地网的不同点接地，接地网中的不同接地点间的电位差，产生的电流将会流入保护二次回路，这一电流将可能增加差动回路中的不平衡电流，使差动保护误动作。高低压侧断路器操作回路存在寄生现象导致误动作。
2.2 变电站变压器运行中差动保护误动作原因分析
变电站变压器运行中出现差动保护误动作的也不少见，但对于一个变电站来说，这种误动作情况不是经常性的出现，而是要满足一定的条件，甚至正常运行是很长时间以后才会出现，现就根据现场经验，总结以下几个方面原因：P类电流互感器（TA）的暂态饱和特性导致差动保护误动作。电流互感器（TA）的饱和实际就是铁芯中的磁通达到饱和，电流互感器（TA）分为P和TP两大类。P类电流互感器（TA）要求在稳态情况下不饱和，而TP类电流互感器（TA）则要求在稳态和暂态的情况下都不饱和。当采用P类电流互感器（TA）时，当外部存在故障，外部故障切除瞬间，外部存在间歇性的短路情况等，均容易导致变压器差动保护误动作。从国内多起变压器差动保护误动作的实例，也得到进一步证明。变压器低压侧真空断路器绝缘性能不良时，会导致差动保护误动作。
2.3 设备更新改造的变电站变压器差动保护误动作原因分析
电流互感器（TA）变比提供不准确造成差动保护误动作。更换电流互感器（TA）后，变压器各侧电流互感器（TA）不匹配，造成差动保护误动作。为使变压器差动回路选用的电流互感器（TA），均是能躲过暂态饱和特性，然而在变电站改造更换电流互感器（TA）的过程中，忽视了这一点，将电流互感器（TA）更换成P类或者同时将两侧电流互感器（TA）更换为P类的，这样在外部故障存在时，当满足一定条件时，必然将导致变压器差动保护误动作
3 防止变压器差动保护误动作的对策
3.1对于新建或设备更新改造的变电站的哪些原因造成的变压器保护误动情况，应严格按照国家相关标准、文件或者厂家说明书执行，每一个流程均需要严格把关。特别是变压器初次投运，一定要带负荷查看差电流，根据现场负荷情况再适当调整定值。由于变压器的励磁涌流或和应涌流造成变压器差动保护误动作的，可采用调整差动保护启动门槛定值和调整差动保护二次谐波制动系数定值。对于P类电流互感器（TA）的暂态饱和特性造成变压器差动保护误动作，可采用以下几点改进方法：采用D类、PR类带气隙的或者是TPY类的，或者是电流变换器等抗暂态饱和的电流互感器（TA）；提高微机继电保护装置抗饱和的能力，特别是抗暂态饱和的能力。
3.1.1 变压器差动保护的电流互感器应选用 D级电流互感器。如果工程运行中的差动保护已选用了其他型号的电流互感器，为了消除不平衡电流，变压器两侧的电流互感器应按 10％误差曲线选择，而且在整定变压器差动继电器的动作电流时要引入同型号系数 Ktx，修正型号异同的影响，以防止继电器误动
3.2 电力系统中运行的变压器差动保护装置通常采用 DCD-2型差动继电器，该类型差动继电器由 DC-11／0.2型电流继电器和带短路线圈的速饱和变流器组成，变压器励磁涌流带来的不平衡 电流影响能够被其短路线圈可靠地消除。
3.3 在变压器正常运行和保护区外故障时，尽量减少差动电压，减少稳态时的不平衡电流，防止继电器误动；
3.4 改进差动继电器，比如更换容量较大的继电器接点、增长继电器接点距离等，可以有效解决继电器 合闸时的击穿问题，防止继电器误动；
3.5 在变压器运行过程中，要定期检查差动继电器的工作状况是否正常。运行维护人员要定期检查变 压器差动保护的工作状况，及时发现潜在问题，做好预防措施。
参考文献：
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论文作者:王英波
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：变压器论文; 差动论文; 电流论文; 电流互感器论文; 误动作论文; 故障论文; 继电器论文; 《电力设备》2019年第12期论文;