干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)原因

前言在內35kv及以下變電站中，廣泛使用的保護是由分立繼電器組成的。它較大的特點(diǎn)是二次回路簡(jiǎn)單、直觀(guān)、經(jīng)濟、可靠。電力系統發(fā)生故障時(shí)，會(huì )伴隨著(zhù)電流的突然增大、電壓的突然下降和電流與電壓的相位差角的變化。這些基本特性構成了原理不同的繼電保護裝置?？v差保護作為干式變壓器的主保護，其正確運行率始終徘徊在50%-60%之間，不利于干式變壓器的安全和系統的穩定運行。干式變壓器運行不正確的原因很多，設計、研究、制造、安裝、調試和運行維護部門(mén)都或多或少負有責任。雖然相關(guān)廠(chǎng)家在實(shí)際工作中不斷改進(jìn)技術(shù)，提高運行的可靠性，但干式變壓器差動(dòng)誤動(dòng)的案例仍然很多[[2]。本文旨在總結自己的經(jīng)驗，與同行交流討論，共同提高干式變壓器差動(dòng)保護裝置的運行水平。2差動(dòng)保護誤動(dòng)原因分析2.1干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)引起的勵磁涌流干式變壓器勵磁涌流的特點(diǎn)是正常運行時(shí)其值很小，一般不超過(guò)干式變壓器額定電流的3%-5%，干式變壓器工作在磁通的直線(xiàn)段OS，如圖1所示。鐵芯不飽和，相對磁導率很大，干式變壓器繞組的勵磁電感也很大。當發(fā)生外部短路時(shí)，由于電壓下降，勵磁電流較小，因此這些條件對勵磁電流的影響一般可以忽略不計。當干式變壓器空投或切除故障后恢復電壓時(shí)，由于干式變壓器鐵芯中的磁通迅速增大，鐵芯瞬間飽和，相對磁導率接近1，干式變壓器繞組電感減小，伴隨著(zhù)較大的涌流值，涌流值中含有較大的非周期分量和高次諧波分量，且以二次諧波為主，其值可達額定電流的6 ~ 8倍以上，出現尖頂形涌流，如圖2所示。勵磁涌流在初始時(shí)刻迅速衰減。普通中小型干式變壓器，0.5~1s后其值不超過(guò)額定電流的0.25~0.5倍。大型干式變壓器勵磁涌流衰減速度慢，衰減到上述值需要2~3s。干式變壓器的容量越大，衰減越慢。同時(shí)，勵磁涌流波形隨著(zhù)間斷角的增大而出現間斷。該電流流入差動(dòng)繼電器，可能導致保護裝置誤動(dòng)作。勵磁涌流和干式變壓器的勵磁涌流一樣，只流過(guò)干式變壓器的一側。在干式變壓器空氣合閘或外部短路切斷的電壓恢復過(guò)程中，所有勵磁涌流都會(huì )流入差動(dòng)回路，必然會(huì )造成干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)。并且當一臺干式變壓器產(chǎn)生勵磁涌流時(shí)，也會(huì )在與之并聯(lián)運行的干式變壓器中產(chǎn)生浪涌電流，浪涌電流全部流入差動(dòng)回路，導致干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)[5]。涌流可通過(guò)以下措施來(lái)區分：(1)采用快飽和鐵芯差動(dòng)繼電器；(2)區分短路電流和涌流波形；(3)采用二次諧波制動(dòng)，制動(dòng)率一般為15% ~ 20%；(4)采用波形對稱(chēng)原理的差動(dòng)繼電器。其中，主要適用于常規電磁繼電器差動(dòng)保護；和主要用于基于微處理器的干式變壓器保護，但硬件要求比較高，可以通過(guò)識別波形特征來(lái)實(shí)現，這是解決勵磁涌流問(wèn)題較根本的辦法[6]。此外，在選擇用于主變壓器差動(dòng)保護的電流互感器時(shí)，除了帶氣隙的D級鐵芯互感器外，變壓器 #p#分頁(yè)標題#e#

2.2CT二次回路斷線(xiàn)導致傳統電磁式干式變壓器差動(dòng)繼電器CT回路接線(xiàn)干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)。先先，必須通過(guò)CT接線(xiàn)形式的選擇進(jìn)行外部“相位補償”，消除干式變壓器不同接線(xiàn)組別引起的高低壓側電流相位差和差動(dòng)保護電路電流不平衡。比如Y/dll接線(xiàn)的干式變壓器，由于三角形側電流的相位比星形側的同相電流超前300，所以干式變壓器星形側ct二次側必須接成三角形，而三角形側CT接成星形，以校正CT二次電流流入差動(dòng)繼電器的相位。微機干式變壓器差動(dòng)保護的內部“相位補償”計算是根據Y，D變換產(chǎn)生的相移進(jìn)行的。比如為了接線(xiàn)簡(jiǎn)單，任何接線(xiàn)組的干式變壓器的CT二次回路都可以全星形接線(xiàn)，其相位補償可以通過(guò)保護裝置內部軟件實(shí)現，而不是像傳統差動(dòng)保護那樣依靠CT接線(xiàn)方式的選擇進(jìn)行外部“相位補償”。本軟件的補償采用對稱(chēng)分量法“矩陣變換”計算【干式變壓器差動(dòng)保護動(dòng)作電流整定一般應考慮以下因素和影響：l)干式變壓器電壓經(jīng)空氣下降和外部故障恢復時(shí)，應避免干式變壓器勵磁涌流的影響，整定公式為Idz=KkIe，Kk可靠系數1.3~1.5，Ie額定電流；2)干式變壓器保護中避免干式變壓器外部故障引起的較大不平衡電流，整定公式Idz=KkIbp，Kk可靠系數為1.3，Ibp為不平衡電流；3)干式變壓器差動(dòng)保護二次回路時(shí)，避免差動(dòng)回路中引起差動(dòng)電流的影響，設置公式Idz=KkIe。Kk的可靠系數為1.3，即額定電流。上述三個(gè)較大值用作干式變壓器的差動(dòng)工作電流。電磁干式變壓器差動(dòng)保護的動(dòng)作電流整定考慮第三種，即差動(dòng)回路CT的二次回路在斷開(kāi)時(shí)不會(huì )失靈。晶體管干式變壓器差動(dòng)保護和微機干式變壓器差動(dòng)保護的動(dòng)作電流一般認為是干式變壓器額定電流的25%-50%，其保護功能由邏輯實(shí)現，比電磁干式變壓器差動(dòng)保護更快、更靈敏，動(dòng)作電流整定更小。因此，如果差動(dòng)回路電流互感器二次回路斷線(xiàn)時(shí)不采取措施，干式變壓器將被更換

壓器差動(dòng)保護會(huì )誤動(dòng)作。 CT斷線(xiàn)較明顯的特征是電流下降，在微機保護中，只要有合理的判斷，就不難解決電流互感器二次回路斷線(xiàn)時(shí)干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)問(wèn)題。若某側電流同時(shí)滿(mǎn)足下列條件認為是CT斷線(xiàn)，只有一相或兩相電流為零，其它兩相或一相電流與起動(dòng)電流相等，故障相電流的突變量（下降）超過(guò)所給的定值，可判斷出CT斷線(xiàn)。判別出CT斷線(xiàn)后，可以在正常負載時(shí)閉鎖差動(dòng)，防止干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)作[5]。 2.3 區外故障引起的差動(dòng)保護誤動(dòng)[9] 區外故障產(chǎn)生差流主要有下面幾種原因： ①干式變壓器正常運行時(shí)各側的額定電流不一致； ②當干式變壓器一側帶有分節頭調節時(shí)，電壓發(fā)生變化產(chǎn)生不平衡電流； ③電流互感器(TA)本身存在誤差； ④TA不同型號引起的誤差； ⑤諧波和非周期分量對不同型號TA的影響； ⑥不同類(lèi)型的負載致使各側電流相位發(fā)生偏差； 基于上述因素的考慮，在整定干式變壓器的差動(dòng)定值時(shí)要排除這些不平衡分量的綜合影響，其動(dòng)作電流一般在(0.3 ~ 0.5)In (In為額定電流)。當干式變壓器發(fā)生嚴重的區外故障，兩側會(huì )產(chǎn)生更大的差流，在下列情況下可能超過(guò)差動(dòng)門(mén)檻值： ①短路電流較大，各側互感器型號不一致，特別是短路電流大的一側使用P級互感器（不帶暫態(tài)特性的電流互感器），而短路電流小的一側使用TPY級互感器（帶暫態(tài)特性的電流互感器）； ②短路電流中含有較大的非周期分量和諧波分量； ③故障切除瞬間，由于剩磁的存在，電壓恢復時(shí)產(chǎn)生大小不等的恢復性涌流； ④特殊性負載如容性或感性負載存在，致使各側短路電流相位發(fā)生偏移，產(chǎn)生更大的差流； 多次事故表明，干式變壓器發(fā)生區外故障，在發(fā)生區外故障的時(shí)間段，差動(dòng)保護一般不會(huì )誤動(dòng)，在切除故障的瞬差動(dòng)保護反而誤動(dòng)，根據對幾例典型事故的錄波分析，發(fā)現保護動(dòng)作點(diǎn)均落在差動(dòng)比例制動(dòng)曲線(xiàn)(兩段折線(xiàn)比例制動(dòng))無(wú)制動(dòng)特性的水平線(xiàn)上較好拐點(diǎn)以?xún)?，即差流大于門(mén)檻值，制動(dòng)電流小于較好拐點(diǎn)電流(拐點(diǎn)電流為(0.9 ~1.0)In)，如圖4所示C點(diǎn)(圖中Id為差動(dòng)電流，Ir為制動(dòng)電流；K1， K2，K3為比例系數)。  對現場(chǎng)錄波數據分析和動(dòng)模試驗仿真，均可知此種情況下保護動(dòng)作存在必然性。故障時(shí)，短路電流比較大，含有非周期分量和諧波分量，故障期間產(chǎn)生的不平衡分量較大(可能大于差動(dòng)動(dòng)作門(mén)檻值)，但制動(dòng)電流較大，動(dòng)作點(diǎn)落在非動(dòng)作區，如圖4所示B點(diǎn)。在切除故障的瞬間，兩側TA的暫態(tài)分量衰減程度不一樣，此時(shí)差流仍然比較大，而制動(dòng)電流減小，動(dòng)作點(diǎn)移動(dòng)到如圖4所示的C點(diǎn)，差動(dòng)保護誤動(dòng)，按此原理設置的比例制動(dòng)曲線(xiàn)保護不能制動(dòng)。 為了防止區外故障差動(dòng)保護誤動(dòng)，可以從以下幾個(gè)方面著(zhù)手： ①在進(jìn)行繼電保護定值計算時(shí)，保護定值不宜過(guò)低，一般整定在0.4 In或以上； ②兩側TA盡量選用同一型號的，可以同為P級或TPY級互感器，使用TPY級互感器效果較好; ③.提高硬件的采樣精度和計算準確度； ④設置先進(jìn)的新原理保護。 由于我多數地方的電力系統站用TA均采用的是P級，有的地方在高壓側采用TPY級，低壓側采用P級，嚴重影響兩側TA的不平衡性。保護定值要求整定在(0.3 ~0.5) In極個(gè)別地方整定在0.2 In，定值門(mén)檻太低。 隨著(zhù)計算機水平的發(fā)展，保護裝置硬件水平不斷的提高，多種原理的綜合運用，采樣精度和計算準確度也在提高。除此之外，也可以從編制的軟件著(zhù)手，來(lái)防止區外故障切除時(shí)對保護造成的誤動(dòng) 3 結束語(yǔ) 近年來(lái)，微機保護裝置的應用日益廣泛，但是干式變壓器主保護的誤動(dòng)原因仍是多方面的。本文僅給找不到干式變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)原因的技術(shù)人員提供一些思路，我們只有在安裝調試過(guò)程中把每一環(huán)節工作做細，按照檢驗條例和有關(guān)規程規定，嚴把整組試驗關(guān)，積極采取相應措施，是可以提高干式變壓器差動(dòng)保護的可靠性的，或者完全可以避免主變在運行中差動(dòng)保護的誤動(dòng)作。#p#分頁(yè)標題#e#