主变投运差动保护动作的原因分析

2013年第03期 总第310期

主变投运差动保护动作的原因分析

（汝南县电业公司，河南…汝南…463300）

王永慧

差动保护做为变压器主保护，其保护范围是变压器各侧电流互感器之间的一次设备，当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流正比于故障点电流，差动继电器动作，其主要反映以下故障：变压器引线及内部线圈的匝间短路，线圈的层间短路，大电流接地系统中线圈及引线的接地故障。它能迅速而有选择地切除保护范围内的故障，但往往却因接线错误而导致差动保护误动。

1 保护动作情况

汝南县35 kV 三桥变电站通过增容改造后进行试送电，两台主变的冲击、核相等工作均顺利正常，在进行三桥#1主变带负荷时，三桥#1主变差动保护动作跳闸，现场调度随即令三桥#1主变停止运行，解除备用，做安全措施，并安排保护人员准备进行检查试验，同时又对三桥#2主变进行了带负荷试验，三桥#2主变差动保护也出现动作跳闸情况。

2 保护动作现场试验分析

针对两台主变均出现相同的保护动作情况，现场运行验收人员认为有以下几种可能：两台变压器的差动保护范围内均存在故障；

电流互感器二次接线极性端有接反现象或接线有不正确情况；保护定值输入出现错误。

现场运行及保护人员立即对两台主变进行了检查试验，经测量两台变压器直流电阻均正常，变压器与电流互感器之间也无任何异物，变压器内部未发现气体产生，冲击试验时变压器声音均正常，可以排除变压器差动保护范围内存在故障而导致动作。

保护人员又将两台主变两侧的电流互感器二次线重新核对了变比、用万用表进行点极性、核对线号，接线变比、极性端、接线均正确。为避免使用万用表点极性过程

出现错误，保护人员将极性反接后，两台主变带负荷时仍然出现差动保护动作跳闸，这也说明不是电流互感器二次线极性端存在问题。行保护人员向验收专家组提出这样一个问题：35 kV 三桥变电站在20世纪90年代建设时期，由于受当时设计技术影响，35 kV 三桥变电站设计为小型化末端变电站，室外布局较为紧凑，35 kV 进线间隔只有一组刀闸，且安装在35 kV 母线门型构架上，三桥351母刀闸与35 kV 母线的A 相跳线，距离35 kV 进线刀闸与母线的跳线较近，缺少安全距离，为了保证安全距离，当时将A 相与C 相的跳线进行了互换，这样三桥351母线A 相跳线在空间上距离缩短，减少了跳线的摆动幅度，保证了与35 kV 母线跳线的安全距离；本次增容改造，由于受资金限制，室外设备构架均未改动，只对一次设备进行了增容和更换，并将常规继电器保护更换为综合自动化保护。主变的一次进线侧A 相与C 相仍按原来的方式进行跳线，是否问题就出在这里。

3.1 主变接线组别的变化

在电力系统中，35 kV 主变压器常采用Yd11接线方式，35 kV 三桥#1、#2主变压器也是Yd11接线方式，当A 相与C 相接反后，实际接线方式已发生了变化，由Yd11变化为Yd1。即低压侧按ax–cz–by–ax 顺序接成三角形，变化为ax–by–cz–ax 顺序接成三角形。变化情况如图1、图2所示。

i Ａ＇２

i Ｃ＇２

i Ｂ＇２

i Ｂ＇２

i Ｃ＇２

i Ａ２

i Ｂ２

i Ｃ２

i Ａ＇２

i Ｃ＇２

i Ｂ＇２

i Ａ＇２

i Ｂ＇２

i Ｃ＇２

i Ａ２i Ｂ２

i Ｃ２

i Ｂ２

i Ｃ２

i Ａ２

图1 Yd11接线图

图2 Yd1接线图

2013年第03期 总第310期

3.2 差动保护的相位补偿

当变压器的接线方式采用Yd11时，变压器两侧电

流的相位差为30°，如果不采取措施，差动回路中将会

由于变压器两侧电流相位不同而产生不平衡电流，为了

保证动作的准确性，必须消除这种不平衡电流，常采用

的做法是用电流互感器二次接线进行相位补偿，将变压

器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧

的电流互感器接成星形。采用相位补偿后，变压器星形

侧电流互感器二次回路中的电流i A2、i B2、i C2刚好与变

压器三角形侧电流互感器二次回路中的电流i a2、i b2、i c2

同相位。如图3所示。

3.3 实际的相位补偿

在变压器正常接线方式情况下，经过相位补偿后，

Yd11接线组别星形侧电流互感器二次回路中的电流分别

为：

i A2 = i A2′– i B2′

i B2 = i B2′– i C2′

i C2 = i C2′– i A2′

Yd1接线组别星形侧电流互感器二次回路中的电流

分别为：

i A2 = i A2′– i C2′

i B2 = i B2′– i A2′

i C2 = i C2′– i B2′

由于三桥#1、#2主变设备铭牌标注都是Yd11接线，

一次接线人为接反，使实际变压器的接线方式发生了改

变，接线方式变为Yd1，根据主变差动保护装置使用说

明书的技术要求，变压器各侧的电流互感器二次侧均采

用星形接线，其二次电流直接接入装置。这样实际变压

器各侧电流互感器二次电流的相位补偿，均由保护装置

的内置软件按照变压器Yd11接线方式自动校正，在经

过软件进行相位补偿后，变压器星形侧电流互感器二次

回路中的电流i A2、i B2、i C2，与变压器三角形侧电流互感

器二次回路中的电流i a2、i b2、i c2相位差达到了60°，通

入负荷后，由于两侧电流相位差较大，差动电流超过差

动最小起动电流，就会发生差动动作跳闸的情况。如图

4所示。

3.4 问题的处理

检查清楚问题的所在，在处理过程中就比较简单，

通过与变电站综合自动化厂家技术人员的联系、沟通，

对两套主变差动保护装置的有关计算软件控制字进行了

重新设置、修改，两台主变带负荷后均能正常运行，差

动不平衡电流也能满足要求。

4 结束语

电力变压器是变电站的主要电气设备之一，对电力

系统的安全稳定运行至关重要，一旦发生故障遭到损坏，

其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失；同时，

发生故障后突然切除变压器也会对电力系统造成或大或

小的扰动。变压器差动保护以及其它主、后备保护正常

运行，对电网的安全运行起着至关重要的作用，通过对

这次试运行过程中主变差动保护动作的发生、分析和处

理，要求保护运行人员在日后的工作中更应深入了解变

压器差动保护原理，熟悉现场接线，切实弄清楚不同厂

家生产的变电站综合自动化系统各种保护的实现方式、

定值意义和不同之处，从而减少事故处理时间，避免类

似情况的发生。

（责任编辑：刘艳玲）

i C2

i

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图3 Yd11接线方式相位补偿向量图

图4 Yd1接线方式按照Yd11相位补偿向量图