變壓器差動保護幾個常見誤動原因分析

　　摘要：本文針對如TA型號及變比的選擇、二次接線、二次負荷能否滿足TA10%誤差曲線、一次換相和二次電流回路接地方式等幾個可能導致差動保護誤動的原因進行分析，以便針對實際情況采取措施防止此類事故的發生。
　　
　　一、引言
　　
　　差動保護是變壓器的主要保護手段，其原理是反應被保護變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區內故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護瞬時動作，而在保護區外故障，變壓器差動保護則不應動作。受變壓器勵磁電流、接線方式、TA（電流互感器；）誤差等因素的影響，使差動回路中產生不平衡電流，而不平衡電流中勵磁涌流的存在，常可導致變壓器差動保護誤動，給變壓器差動保護的實現帶來困難。因此對變壓器常見誤動原因進行分析，以便采用措施減少變壓器誤動事故的發生是實現變壓器差動保護需要解決的主要矛盾。
　　
　　二、常見誤動原因分析
　　
　　1、TA型號及變比的選擇錯誤
　　
　　變壓器差動保護應選帶有氣隙的D級鐵芯TA，因為差動保護各側用的TA，其電壓等級、變比、容量和磁飽和程度都不一致，差動回路中總有不平衡電流流過。鐵芯飽和程度直接影響不平衡電流的大小，而且隨著一次電流的增大顯著增大，而短路電流又很大。為了減少不平衡電流，需要在TA的結構、鐵芯材料等方面采取措施，使一次側通過較大的短路電流時不易飽和，帶有氣隙的D級鐵芯TA具有上述功能，是專門用于差動保護的特殊的TA。
　　
　　在選擇TA變比時，可在原常規計算的基礎上，根據經驗適當增大1-2檔，即適當地選大變比的TA，這樣可以降低短路電流倍數，減少差動回路中產生的不平衡電流，有效削弱勵磁涌流，提高差動保護的靈敏度。這對避免保護區外故障，防止變壓器差動保護誤動作不失為較為有效的方法。
　　
　　TA型號及變比的正確選擇是保證差動保護動作可靠性的基礎。若TA型號選錯或所選變比較小，在保護區外發生故障時，TA鐵芯迅速飽和，不平衡電流迅速增大，將造成差動保護誤動作，所以必須重視TA型號及變比的選擇。
　　
　　2．TA二次回路接線錯誤
　　
　　要想使變壓器在正常運行或在變壓器外部故障時，差動保護不發生誤動，就要設法調整TA二次回路接線，使變壓器的電源側和負荷側的TA二次線電流相位相差180°，這樣就可能使差動回路流過的不平衡電流接近于零；而在保護區內故障時，變壓器的電源側和負荷側的TA二次線電流相位相同，流入差動回路中的電流為兩側電流之和，保護可靠動作。
　　
　　實例：三相兩繞組變壓器，額定電壓為35KV/10．5KV，Y／△—11接線。由于變壓器原副邊電流相位不一致。為使差動回路中的電流在正常運行及保護區外故障時為零，應將Y側的TA按Y／△—5接線，△側的TA按Y／Y0-12接線，這種接線方式，可使差動回路中的電流為零。如圖1中所示，其中IA1，IB1、IC1為變壓器高壓側電流，Ia1、Ib1、Ic1為變壓器低壓側電流，IA2、IB2，IC2為高壓側TA二次電流，Ia2、Ib2、Ic2為低壓側TA二次電流。
　　
　　由于變壓器差動保護TA二次側電流幅值大小相等，根據相量圖所示，可得：
　　
　　IA=IA2+Ia2=Iei-60+Iei120=0
　　
　　IB=IB2+Ib2=Iei180+Iei0=0
　　
　　IC=IC2+Ic2=Iei60+Iei-120=0　　
　　即在正常情況及保護區外故障的情況下，流過差動回路各相的電流IA、IB、IC在理論上均為零，從而保證了差動保護的動作可靠性。
　　
　　變壓器差動保護常因TA二次接線錯誤造成保護誤動作，在保護投入運行前，必須認真做好差動回路二次接線極性的實驗，測量差動繼電器的差電壓、差電流，保證差動回路接線的正確性。
　　
　　3．二次負載在zui大短路電流下不能滿足TA10％誤差曲線要求
　　
　　當變壓器接入系統容量變化（如更換電源點）或新裝保護投入運行前，對變壓器差動保護除按規定對設備進行常規的試驗檢查外，還必須根據差動保護區外短路故障時穿越變壓器的zui大短路電流和實測的差動回路二次負載值，校核保護用TAl0％誤差曲線是否滿足要求，以保證TA誤差不超過10％。
　　
　　如果在zui大短路電流的情況下，實際回路二次負載值超出了滿足TA10％誤差曲線的二次zui大允許負載值，在發生保護區外三相短路故障時，差動保護將可能誤動，造成開關無選擇性跳閘，直接影響系統的供電可靠性，甚至造成全站停電。在這種情況下，應根據實際情況適當增大差動保護用TA變比，并重新校核TA的10％誤差曲線，使其滿足要求。
　　
　　4．TA一次側換相后導致差動保護誤動作
　　
　　TA一次側換相后，應對二次側電流相量關系進行分析，并根據分析結果對二次回路做響應的變動，否則在保護區外短路故障時，將可能引起變壓器差動保護誤動作，通過以下實例進行分析。
　　
　　實例：同上（2）實例中的變壓器及接線方式，母線由于某種原因A、C相互換，使變壓器二次側TA的一次相序互換，而二次線未動，下面分析換相后二次側電流的相量關系（各符號代表意義同上）：
　　
　　即在正常情況及保護區外故障的情況下，流過差動回路B相的電流為零，而流過差動回路A、C相的電流卻分別增大了[3（1/2）]倍，這樣當變壓器二次側出線發生短路故障時，TA將感應出較大的電流，流過差動回路的電流也隨之增大，從而引起差動保護誤動作。
　　
　　通過對TA二次側接線進行相量分析，將變壓器二次側的TA二次線在端子排處也進行a、c相對換一次，相量圖如圖3示（各符號代表意義同上），這時差動回路中流過的電流均為零（計算略），這樣差動保護的誤動作被消除。
　　
　　可見，當一次側相序變化時，要對TA二次側電流相量關系進行分析，根據分析結果，對二次回路做相應變動，有時將不僅僅是二次相序的對應調換，這一點應引起注意，總之，應認真分析，防止一次換相后導致差動保護誤動。
　　
　　5．差動保護二次電流回路接地方式錯誤
　　
　　差動保護的二次電流回路接地時，包括各側TA的二次電流回路必須通過一點接于接地網。因為一個變電站的接地網各點并非的等電位，在不同點之間有一定的電位差，當發生短路故障時，有較大的電流流入接地網，各點之間將會產生較大的電位差。如果差動保護的二次電流回路在接地網的不同點同時接地，地網中的不同接地點間的電位差產生的電流將會流入保護二次回路，這一電流將可能增加差動回路中的不平衡電流，使差動保護誤動作。
　　
　　差動保護二次回路接地的要求是：各側TA的二次電流回路并聯后接到保護裝置的差動電流回路中，所有的二次電流回路必須也只能在并聯處的公共點一點接地，以免因在不同接地點間產生的電流影響差動保護動作的可靠性。
　　
　　三、結束語
　　
　　差動保護是變壓器的主保護，應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。但因其結構復雜，接線繁瑣，安裝及檢修改造過程中很有可能留下隱患。因此，在設計、施工及以后的檢修改造過程中，必須嚴格按照規程要求，認真分析，把好每—個技術關，確保TA型號、變比、10％誤差曲線、二次接線及二次電流接地方式等方面正確，杜絕差動保護誤動事故的發生。