TA饱和对变压器差动保护的影响

TA饱和对变压器差动保护的影响
作者：林义林李志平
来源：《华中电力》2014年第02期
摘要：由于故障电流大、故障电流中的非周期分量导致TA饱和，对差动保护的动作结果影响大，而当今微机保护中采用的TA饱和检测技术有的还不够成熟。

必须采取防范措施：1、差动保护接线要选择相应的TA变比和精度。

2、主变保护TA变比适度增大，以减小大电流时的饱和度。

3、差动保护两侧TA的特性应一致。

4、选用差动TA要进行伏安特性实验。

5、TA变比及极性实验。

6、差动保护二次电流回路接地方式不当。

关键词：TA饱和变压器差动保护
由于变压器差动保护误动而引起变压器跳闸的故障，使电力系统和变压器可靠性运行水平和电力用户供电可靠性都受到影响；同时鉴于差动保护装置对反映变压器绕组匝间短路或内部绝缘电弧的故障高度灵敏性和重要作用，一旦误动必须彻底查清误动原因，变压器本体无故障后方可投运，从而增加了大量现场工作，因此必须采取措施杜绝差动保护误动。

差动保护误动的原因有多种，变压器的差动保护是反应变压器各端电流互感器二次电流流入差动继电器的电流差而动作的。

在保护范围内无故障时，差动继电器内不平衡电流应接近于零。

但在某些情况下，保护范围内无故障时差动继电器内仍有较大的不平衡电流。

因此本文仅从实例分析变压器差动保护TA饱和的影响；有针对性地采取防范措施。

2007年5月俢山电厂投运以来，因10kV线路故障速断跳闸或110kV线路开关合闸引起的主变差动保护动作多次，而对一次设备主变压器检查未发现故障。

组织检修人员多次查找与分析，始终没有得到有效的解决，使检修人员承受着较大的精神压力和繁重的工作量。

后来我们利用停电机会，通过实地查找一次设备的铭牌参数，结果发现高低压TA参数配置不够合理，是导致主变差动保护误动作多次的关键因素。

一、故障后检查过程
1、该厂差动继电器采用许昌继电器厂生产的微机型产品。

2、故障发生后对差动保护装置进行了全面检查。

⑴对差动继电器模块进行了校验，并将正常运行的继电器模块进行了更换，检验合格。

⑵检查差动保护整定值，与定值通知单的数据相符。

⑶检查差动保护二次回路接线正确，二次回路绝缘符合规程要求。

⑷测量相位角与差流均正确。

⑸测量电流互感器的变化，变流比符合通知单要求。

⑹差动保护传动试验，差动继电器动作正确，信号正确，保护出口继电器动作正确，保护装置无误动或拒动现象。

以上各项目检查全部合格，说明差动保护装置及二次回路接线良好，未有故障。

对一次设备主变压器检查未发现故障。

二、原因综合分析
根据以上常规的故障查找方法，均未查出明显的问题，因此我们查阅了继电保护丛书以及继电保护装置及二次回路故障检修书籍等。

我们认为：既然差动保护装置各项检查都合格，那么，只能对差动TA作进一步分析，看TA是否有问题。

但从历史统计数据来看，差动保护从未因TA引起过误动，所以没有引起足够重视。

但从故障性质进行分析，都是因为10kV线路速断动作或110kV线路开关合闸引起的误动。

也就说明短路电流或110kV线路开关合闸冲击电流较大时，造成TA铁芯饱和，产生二次不平衡电流。

因此，我们又查阅了关于电流互感器的反事故措施，要求表明：
（1）要适度增大主变电流互感器变比，以减小电流互感器大电流时的饱和度。

（2）改善互感器特性，使用差动继电器专用（D级）电流互感器，其伏安特性试验，要求电流互感器在二次绕组中加入电流为1A时，二次绕组端电压为120V以上，随着电流的增大，二次绕组端电压逐步上升，不迅速饱和。

（3）增大差动保护用电流互感器二次回路电缆芯线截面，以减小电流互感器二次回路负载电阻。

（4）目前我们常用的电流互感器的精度等级，0.2级用于测量，0.5级用于计量，3级、10P级用于保护，D级用于差动，另外：10P级又分为：10P/10、10P/15、10P/20等， 10P/10级表示型电流互感器在10倍一次额定电流下，复合误差不超过10%。

（5）差动保护二次电流回路接地方式不当，差动保护二次电流回路接地时，各侧TA的二次电流回路必须通过一点接于地网，因为变电站的接地网络之间并非绝对等电位，在不同点之间有一定的电位差。

当发生短路故障时，有较大的电流流入地网，各点之间的电位差较大。

如果差动保护二次电流回路接在地网的不同点，它们之间的电位差产生的电流将流入保护装置，影响差动保护装置动作的准确性甚至使之误动。

所以各侧CT的二次电流回路应并联后接到保护装置的差动电流回路中，所有电流回路必须在并联的公共点处接地
根据这一原则，我们对高低压TA进行了详细的排查，通过实地查找铭牌参数，结果发现，高压差动TA选用的是500/5 0.2级电流互感器，而低压差动TA则选用了4000/5 5P10电流互感器。

为何10kV电流互感器的差动保护为10P级，110V开关套管TA差动保护为0.2级？原因是这台开关原来是线路开关，不知何故将其作为主变开关TA用，因TA变比过大，故进行更换，更换后厂家认为：一是误更换为0.2级；二是没有更换铭牌。

所以安装人员将其作为差动TA。

这样以来当外部产生较大的短路电流时，高低压侧TA的饱和状态和饱和程度不成正比，因此产生较大的不平衡电流，造成差动保护动作。

问题分析确认后，我们将套管TA更换为10P/10级，差动保护误动作问题得到了有效的解决。

由此得出，TA饱和对差动保护的影响：
⑴在故障条件下，由于故障电流大、故障电流中的非周期分量、TA铁心中剩磁的存在等原因，TA存在饱和的可能性，特别是TA在大的冲击电流之后，由于剩磁的影响，TA可能在比较小的故障电流下而发生饱和。

⑵比率制动特性仅考虑了10%误差曲线，这意味着比率制动特性不能保证当TA饱和，误差超过10%以后能可靠制动。

所以在外部故障时，如果仅有比率制动特性，TA饱和时，差动就有误动的可能。

如果不满足CT的10%误差曲线要求，由于CT的容量不足以提供二次负荷所需的要求，在故障时差动保护可能拒动、误动直接影响差动保护的可靠性。

此时应适当加大CT变比，并重新较核CT的10%误差曲线直到符合要求。

换一句话说，仅有比率制动特性的差动保护，在外部故障时发生误动是不可避免的。

⑶如何解决TA饱和对差动保护的影响。

当今微机保护中采用的TA饱和检测技术有的还不够成熟。

三、故障结论
主变差动保护装置误动，主要由110KV侧差动保护所用的六氟化硫断路器套管TA的精度等级选择不当，形成当外部故障短路电流较大时，两侧TA饱和度不成正比，出现不平衡电流，引起差动保护动作。

四、防范措施
1、差动保护接线要选择相应的TA变比和精度。

2、主变保护TA变比适度增大，以减小大电流时的饱和度。

3、差动保护两侧TA的特性应一致。

4、选用差动TA要进行伏安特性实验。

用伏安特性曲线上的拐点电压U拐除以5 A与额定二次阻抗的乘积所得的商与标称准确限值电流倍数相比较，是考核保护级TA抗饱和性能的直观方法。

前者大则抗饱和特性符合要求，否则即为不合要求。

参考文献：
1、邹方平、苏锡斌、王国伟，浅谈TA饱和对变压器差动保护的影响[J]，新疆有色金属，2012年第1期。