变压器差动保护误动原因探讨

当 变压器 空 投或 故障 切 除后 电压 恢复 时 ， 由于变 压器 铁心 中的磁 通 急 剧 增强 ，使铁 心瞬 间饱 和 ，相对 导磁 率 接近 ｌ ，变 压器绕 组 电感 降低 ，伴
随 出现 数值 很 大 的励磁 涌 流 ，包含 有 很大 成 分 的非 周期 分量 和 高次 谐波 分 量 ，并 以 二次谐 波 为 主 ，其数 值 可 以达到 额 定 电流 的６ 倍 以上 ，出现 尖 ～８ 顶 形状 的励 磁涌 流 在 起 始瞬 间励 磁 涌流 衰减 很 快 ，对 于一 般 中小 型 变压 器 ，经 ０５ 】后 ，其 值 不超 过 额 定 电流 的０２ ～ ０５ ；大 型变 压 器励 磁 ．～ ｓ ．５ ． 倍
感 器 的特 性不 可 能完 全一 致 等原 因 ，在 正常 运 行和 外部 短 路 时 ，差 动 回 路
中仍有 不平 衡 电流Ｉｍ 流过 。流过 继 电器的 电流 Ｉ＝ ｌＩ＝ ｕｂ ｕｂ Ｋ ｌ— ２ Ｉｍ ，要求 不平
护动 作存 在 必然 性 。故 障发 生 时 ，短路 电流较 大 ，并且 含有 非周 期 分量 和
电流减 小 ，动作 点移 动到 如 图１ 所示 ，差动 保护 误动 。按 此原 理设 置的 比例
衡 电流 应尽 量 小 ， 以确保 继 电器 不会 误动 。当 变压 器 内部 发生 相 间短 路 故 障 时 ，在 差动 回 路 中由于 Ｉ 改变 了方 向或等 于 零 （ 电源 侧 ） ２ 无 ，这 时流 过 继
器 工作 在 磁 通 的线 性段 ０ ，如 图 ｌ 示 。铁 芯 未 饱和 ，其相 对 导 磁 率 ｕ很 ｓ 所
制动 曲线保 护不 能 够制动 。
大 ，变 压器 绕 组 的励 磁 电感 也很大 。当发 生 外 部短路 时 ， 由于 电压 下 降 ，
励 磁 电流 更 小 ，对 励磁 电流 的 影响 一般 可 以不考 虑。
果 两侧 电流互 感 器 的同极 性 端都 朝 向母 线侧 ，则将 同 极性 端 子相连 ，并 在
间差 动 保护 反而 误动 。根据 对 典型 事故 的 录波 分析 ，发 现 保护 动作 点均 落 在差 动 比例 制动 曲线 （ 两段 折 线 比例制 动 ）无 制动 特性 的 水平 线上 第 一拐 点 以 内 ， 即差 流 大 于 门槛 值 ，制 动 电流 小 于 第 一拐 点 电流 （ 点 电流 为 拐 ０９ １Ｏｎ ． ～ ． Ｉ ），如 图ｌ 所示 （ 图中Ｉ 为差动 电流 ，Ｉ为制 动 电流；Ｋ ，Ｋ ， ｄ ｒ １ ２ Ｋ 为 比例 系数 ）。对 现场 录 波数 据进 行 分析 和 试验 仿真 可知 此种 情 况下 保 ３
电器 的电流 为Ｉ 与Ｉ 之和 ，即 Ｉ＝ ｌＩ＝ ｕｂ ｌ ２ ｌ Ｉ＋ ２ Ｉｍ ，能使 继 电器可 靠动 作 。 （ ２羞 动保 护误 动 的原 因分析
１ 磁 涌流 引起 变压 器 差动 保 护误 动 及 防范 变 压器 励 磁 涌流 的特 点 ）励 是 正常 运行 情 况下 其 值很 小 ，～ 般不 超过 变 压 器额 定 电流 的３ ～５ ，变压 ％ ％
关键词 ： 变 压器；差动 保护：误动作 中图分类号 ：Ｔ ４ 文献标 识码：Ａ 文章编号 ：１ ７ － ７ ９ ２ １ ）１ １ １ ９ １ Ｍ ６ １ ５ ７（ ０ ０ ０ ０ ４ —０
０前盲 目前 国 内 电 网１ＯＶ 压 器 大 多采 用 由 多微机 实现 的 比率 差 动保 护 ， ｌｋ变 而 ３ｋ及 以下 的 变 电 所 中 ， 比较 普 遍 采 用 以分 立 式继 电器 为 主 构 成 的 保 ５Ｖ
连接 ，其 “ 位补偿 ”可 以 由保护 装置 内部的软 件来实现 。 相
３ 区外 故障 引起 的差 动保 护 误动 及 防 范措施 。当 变压 器发 生 严重 的 ） 区外 故 障 时 ，两侧 会产 生 更大 的差 流 ，如 短路 电流 较 大 ，两侧 互感 器 型号
不一 致 ，特别 是短 路 电流大 的一侧 使 用Ｐ 级互 感器 （ 带暂态 特性 的 电流互 不
【 术应 刚 技
鏊 赣
变 压 器 差 动 保 护误 动 原 因探 讨
孙 成 刚
（ 黑龙江 省绥棱 县电业局 黑龙江 绥棱 １２ ０ ） ５ ２ ０
摘
措 施。
要 ： 介绍变 压器差动保 护的基 本原理和 作用 ，分 析变压器 在励磁 涌流、二 次回路断线 、区外故 障时产生 差动保护错 误动作 的原因 ，提 出相应 的避 免误动
护 可靠 性 。
过程 中 ，全 部激 磁 涌流 都将 流 入差 动 回路 ， 且在 一 台变 压器 产 生激 磁涌 流
的 同时 ， 与其并 联 运行 的 变压 器 中还 会产 生 浪涌 电流 ，并也 将 全部 流入 差 动 回路 ，造成 变压 器差 动保 护误 动作 。 ２ Ｔ ）ｃ 二次 回路断 线引起 变压 器差 动保护 误动 及 防范 。电磁式 变压 器差 动继 电器 的ｃ 回路 接线 ，首先 必须 通过接 线形式 的选 择进行 外部 的 “ 位补 Ｔ 相
侧 同一相 电流超 前３ 。，必 须将变压 器星 形侧 的ｃ二 次侧接成 三角形 ，而三 ０ Ｔ
角形 侧 的ｃ 接成 星形 ，将流入 差动继 电器 的ｃ二 次 电流 相位校 正过来 。微机 Ｔ Ｔ 变压 器差动 保护根 据Ｙ 变 换产生 的相位 移进行 内部 “ ，ｄ 相位补偿 ”计 算。例 如 ，为 了接 线简单 ，任意 接线 组别 的变压器 其ｃ 二次回 路都 可以采用全 星形 Ｔ
护 。二次 回路构 成简 单 、直观 明 了、经 济 、可靠 ， 电力系 统发 生故 障 时， 当
就会 伴随 着 电流 突增 、 电压 突 降 以及 电流 与 电压 间相 位差 角 发生 变化 。作 为变压 器 主 保护 的差 动 保护 ， 正确 动 作率 始 终在６ ％ ７％ ０ ～ Ｏ 徘徊 ，这对 变 压 器 的安全 和 系统 的稳 定运 行 很不 利 。本 文对 变 压器 差 动保 护 的误 动原 因 进 行 分 析 ，并 提 出相应 的保 护 措施 ，以进 一 步提 高差 动 保护 的 整体 性 能和 电 网的安 全运 行水减 到 上述值 要２ ３ 。即变 压器 的容 量越 大衰 减越 ～ ｓ 慢 同时励 磁涌 流 波 形 出现 间断 ，有 间断 角 。此 电流 流 入差 动 继 电器 ，就 有可 能 引起 保护 装 置误 动 作 。应注 意 的是 ，浪涌 电流 和 变压 器 的激 磁 涌流
两 接 线之 间 并联接 入 电流 继 电器 。在继 电器 线 圈 中流 过的 电流 是两 侧 电流
互 感器 的 二 次电流 之 差 ，也 就是 说 差动 继 电器 是接 在 差动 回路 。从理 论 上 讲 ，正常 运行 及 外部 故障 时 。差 动 回路 电流 为 零 。实 际上 由于 两侧 电流 互
［］ ２ 张艳 霞，电力系统保护与控 制［ 北京 ：清华大学 出版社 ，２ ０ 枷． ０５
感器 ） ，而 短路 电流 小 的一 侧使 用 ＴＹ 互 感器 （ 暂态 特 性 的 电流互 感 Ｐ级 带 器 ） ；短路 电流 中含 有 较 大的 非周 期分 量 和谐 波分 量 ：故 障切 除瞬 间 ， 由 于剩 磁 的存 在 ， 电压 恢 复 时产 生大 小不 等 的恢 复性 涌流 ；特 殊 性 负载 ，如 容性 或 感性 负载 的 存在 ，致 使 各侧 短路 电流相 位发 生偏 移 ，产 生较 大 的差
一
３结语
样 ， 只流 过变 压 器一 侧 ，在 变压 器 空投 合 闸或 切 除外 部短 路 的 电压恢 复
避 免 最大 不 平衡 电流是 保 证差 动 保 护动 作 具有 选 择性 的必 要 条件 ， 只 要 在 安装 调试 过 程 中把每 一 环节 做 细， 采取 相应 措 施， 以提高 变压 器 差动保
参考文献 ： ［】 １ 谷水清，电力系统继电保护 ｃ ］ 北京：中国电力 出版社 ，２ ０ ． Ｍ． ０５
偿 ”，消除 变压器 接线 组别不 同造 成的高 、低压 侧 电流相位 差和 差动保 护回 路不 平衡 电流 。对 于 Ｙｄ ／ ｎ接线 的变 压器 ， 由于三 角形 侧 电流的 相位 比星 形
谐波 分量 ，故障 期 间产 生 的不平 衡 分量 也较 大 （ 能大 于 差动 动作 的 门槛 可 值 ）但制 动 电流 较 大，动 作 点落在 非动 作 区，如 图ｌ 所示 。在 切除故 障 的瞬 间 ，两 侧 互感器 暂 态分量 的衰 减程 度不 一样 ，此 时差流 仍然 比较 大， 而制 动
流 。在 发生 区外 故 障 的时 间段 ，差 动保 护 一般 不会 误动 ，在切 除 故障 的瞬
１变压 ■薹 动保 护基本 原理 变 压器 的 差动 保护 主要 用来 保护 双绕 组 变压 器绕 组 内部 及其 引 出线 上 发 生 的各 种相 闻 短路 故障 也 可 以用来 保 护变 压 器单 相 匝间 短路 故 障 。在 绕 组 变压 器 的 两侧均 装 设 电流 互感 器 ，其 二次 侧 则按 循环 电流法 接线 ，即 如