电力变压器中差动保护运用的分析

电力变压器中差动保护运用的分析

发表时间：2017-08-01T11:52:02.870Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：沈妍[导读] 摘要：电力系统中电力变压器有着分厂广泛的应用，现有的差动保护是一种重要的保护措施，差动保护虽然有着很多的优势，但一系列新的问题也正在不断的产生。

（国网天津市电力公司城西供电分公司）

摘要：电力系统中电力变压器有着分厂广泛的应用，现有的差动保护是一种重要的保护措施，差动保护虽然有着很多的优势，但一系列新的问题也正在不断的产生。研究就电力变压器中的差动保护的工作原理和研究应用中存的在问题进行分析。

关键词：变压器；电力；保护；分析

作为电力保护的重点对象的电力变压器不仅是因其本身具有很高的价格，而且它在维持整个电力系统的稳定性中发挥着不可取代的重要作用。而差动保护作为一种广泛应用的保护装置，其能否合理运用、正确动作对电网的安全运行来说至关重要。差动保护在变压器的运行中出现的问题仍旧值得关注。

1 电力变压器差动保护的基本原理

差动保护全称纵联差动保护，变压器的纵联差动保护防御的是油箱外面套管和引出线等的故障。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相反，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，起到保护作用。

2 差动保护中常见问题

（1）首先有必要一提的是最常见的问题便是安装过程中出现的问题；目前常见的电流互感器，出厂时都在外壳上明确标注P1、P2；抽头S1、S2；意思是当CT一次侧的电流由P1流向P2时，二次侧感应电流的方向为S1到S2。差动装置取的是保护区域两端的两个CT的二次侧感应电流进行计算，此时就一定要注意差动保护装置本身的固有特性：是180度接线还是0度接线。所谓180度接线要求，就是对两端两个CT进入保护装置的电流求和，和为零时不动作；0度接线要求就是对两端两个CT进入保护装置的电流求差值，差值为零时不动作。安装作业人员甚至一些设计人员常常由于对该原理的模糊导致对于发电机的差动保护习惯性设置为0接线，对变压器采用180接线；这就与很有可能与差动保护装置本身的计算属性要求不符，继而造成差动保护的误动作。虽然现在的自适应接线方式的差动保护装置很好的解决了这个问题，但这种装置电厂普及度不高，极易出现问题，这就要求现场人员在施工过程中要严格校验。（2）差动继电器的电流回路接线问题，现在电力变压器主要分为干式变压器和油浸式变压器两类，在变压器的规格参数中有一项被称之为联接组标号。也就是平时说的接线方式。暂以常规的Dyn11来阐明差动继电器电流回路接线问题。根据基础电路理论，角型接法的线电压比星型接法的相电压超前30度，所以就变压器自身来说高压侧的电流会超前低压侧30度。那么如果两侧的CT采用相同的接线方式的话，在高压侧CT处产生的二次电流也会比低压侧CT产生的二次电流在相位上相差30度，那么正常运行时也就可能超过保护定值造成误动。

对此问题现在普遍采用改变CT二次绕组接线方式的办法来解决。以Dyn11为例来说明，高压侧采用三角形接线，那么高压侧对应的CT 的二次绕组就采用星型接线；低压侧采用星型接线，那么低压侧对应的二次绕组就采用角型接线；这样一次侧虽然高压侧的感应的线电压虽然会比低压侧感应的相电压超前30度；但由于接线方式，星型接法的CT的感应电流会比角型接法的CT的感应电流滞后30度。这样流入差动保护装置的两组电流就刚好可达到相位一致的状态。

（3）励磁涌流的问题，当变压器合闸时或外区域故障时，可能产生很大的电流，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流称之为励磁涌流，励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。解决方法最主要的的是如何识别涌流、利用涌流中的一些特性来构成差动保护的闭锁条件，找到准确、可靠的闭锁判据。

间断角原理就是利用短路电流波形是连续变化的，而励磁涌流波形是具有明显的间断角特征作为鉴别涌流的判据。该方法是以精确测量间断角为基础的，间断角的测量必须考虑电流互感器传变对励磁涌流的影响，尤其当电流互感器饱和后对二次电流波形的影响。同时还受到采样率、采样精度的影响及硬件的限制，因此这种原理在变压器差动保护中的应用效果曾不十分理想。但是随着人们在这方面的研究的深入细致和进行了大量的试验工作，恢复间断角的算法被提出来，改进后应用效果还比较理想。关于二次谐波法，目前常采用二次谐波构成差动保护的闭锁条件来防止涌流误动。二次谐波制动目前也有几种方案，最常用的是三相“或”的闭锁方式，只要判断出一相差流中的二次谐波的含量满足涌流制动的条件，即闭锁使保护指令不能发出。这种原理的保护在现场应用的效果还是比较理想，基本能够有效的区别变压器真正故障和空载合闸或外部故障切除后电压恢复时的涌流。涌流中的三次谐波成分也比较大，仅次于二次谐波，但是三次谐波不能作为涌流的特征量来组成差动保护的制动或闭锁部分。如果以直流分量来构成差动保护的闭锁条件的话，变压器内部短路时势必会延缓保护的动作速度，并且三相涌流中往往有一相为周期性电流，即它不含有直流分量，这时还必须增大差动保护的动作电流来躲过这种周期性涌流，这又使保护的灵敏度降低。（4）差动保护定值的问题，目前的差动保护装置定值包含差动速段投退定值；差动速断电流定值；比率差动投退定值；比率差动门槛电流定值；拐点1/2电流定值；折线1/2斜率系数定值；CT断线闭锁投退定值；差动平衡系数定值；启动时间定值；差动延时时间定值。以下主要对差动平衡系数、差动速断定值、比率差动保护定值进行说明：

①差动平衡系数：用于补偿差动回路电流平衡，以选择的基准值进行折算。 Kphl=In1/In2

其中In为额定电流，计算方法如下：

In=Pn /√3Un*Kl

式中：Pn―额定容量。

Un―各侧额定电压。

Kl―电流互感器变比。

②差动速断定值：整定原则为躲开外部故障时最大不平衡电流即：Isd=Kr*In1