干式变压器差动保护的探讨

【摘要】论述了干式变压器差动保护、标准产品制动差动保护、零序差动保护在使用中应注意的技术问题，指出提高差动保护的灵敏度和快速性必须以安全可靠为基础。[论文关键词]干式变压器微机保护配置主保护后备保护一、引言干式变压器差动保护是干式变压器的主要保护。一般采用具有制动特性的比率差动保护，由于其对区域内故障的可靠运行和对区域外故障的可靠闭锁，在系统中得到广泛应用。许多文献[1]和[2]对上述两种故障都做了详细的分析，但从现场工程实践来看，当干式变压器在区域外发生短路故障时，由于流经干式变压器的短路电流巨大，导致干式变压器本身的绝缘和性能受损，并且干式变压器经常发生匝间短路故障，这就要求差动保护在这种情况下能够可靠运行而不被误闭锁，因此提出差动保护，本文重点分析了工程现场存在的问题。二是加强主保护，要使差动保护更加完善，简化整定计算。加强主保护的目的是简化后备保护，使干式变压器在故障时能瞬间切除故障。目前220kV及以上干式变压器的纵差保护是双重的，是加强主保护的必要措施。差动保护应在安全可靠的基础上完善。在简化整定计算时，差动保护应设置自动辅助整定和固定输入整定，尽量减少用户需要设置的保护整定，充分发挥微机继电保护装置的优势。无需系统参数和灵敏度检查，保护整定可根据干式变压器参数先立完成，整定方法简单明了。三.差动保护用电流互感器的基本要求差动保护用电流互感器需要满足两个阈值。一是稳态误差必须控制在10%误差范围内，因为整定计算中使用的不平衡稳态电流是按10%误差阈值计算的。第二是瞬态误差。影响电流互感器暂态特性的主要参数有短路电流及其非周期分量、一次回路的时间常数、电流互感器的工作周期和经过时间、二次回路的时间常数等。电流互感器的剩磁对饱和影响很大。当剩磁暂态分量和短路电流引起的磁通极性相同时，二次电流畸变会加剧。因此，如果电流互感器的铁芯有剩磁，当一次电流远低于正常饱和值时，电流互感器可能过早饱和。差动保护的暂态不平衡电流远大于稳态时的暂态不平衡电流，因此仅在整定计算中增加两次稳态不平衡电流是不安全的。抗饱和方法是使用带气隙的TPY电流互感器。然而，差动保护中广泛使用的是P级电流互感器。P级电流互感器的稳态误差不超过10%，瞬态误差必须超过稳态误差。在实践中，瞬态误差可以通过根据稳态误差选择的技术规格“增加密度”来限制。增加密度的方法有几种[2]: (1)精确极限系数增加两倍(允许短路电流为额定电流的倍数)；(2)二次额定负荷加倍；(3)增加二次电缆的横截面积，使二次回路的总电阻减少一半；(4)改用5P电流互感器(复合误差由10%降至5%)。目前110kV及以下采用P级电流互感器，220kV干式变压器也采用P级电流互感器或5P级、PR级电流互感器。因此 #p#分页标题#e#

四.程度和快速差动保护高灵敏度的前提是安全可靠的差动保护要有高灵敏度和快速性。轻微匝间短路可以快速跳闸，但提高灵敏度和快速性必须以安全可靠为基础。运行实践表明，在切除区外故障或区外故障时，使用较低的启动电流值会造成差动保护误动的严重后果，因此不要追求过高的灵敏度和快速性指标，而忽视可靠性。虽然提高灵敏度对于反映小故障是有效的，但是必然会降低安全性。干式变压器的严重故障并不都是由小故障发展而来的，故障发生的瞬间仍然会发生设备烧毁事故。同时，小故障发展成大故障是需要时间的，所以也允许用一些时间来切除小故障的故障。长期运行实践证明，干式变压器的气体保护是切除运行时间稍长的小匝间故障。轻微匝间故障引起的机械应力和热效应不大，如果在200ms内排除故障，堆芯不会受到危害。从维护的角度来看，只要铁芯没有损坏，轻微和严重的匝间故障都需要更换。所以只要差动保护在铁芯损坏前动作，就能满足维修要求，不必降低线圈的烧损程度，牺牲保护的安全性。五、简化后备保护。后备保护功能主要针对干式变压器区域外的故障，特别是考虑到与其相连的母线发生故障时未切除的保护。当然也可以作为干式变压器(特别是110千伏及以下电压等级的干式变压器)主保护的后备，以及所接线路保护(特别是110千伏及以下电压等级的线路)的后备。加强主保护后，差动保护加倍配置，气体保护先立DC电源，主保护非常可靠、灵敏、快速，后备保护应简化。后备保护只要有220kV及以上的电压系统，就是近后备，110kV及以下的电压系统是远后备的基础。没有必要按照线路保护设置几个后备保护。线路保护有距离保护，基本不受短路电流影响。保护范围相对固定，配合相对简单。干式变压器的后备保护主要是母线的近后备和110千伏及以下电压等级线路的远后备。只要系统中的故障可以通过保护动作排除而不拒动，就能满足要求。后备保护能否解决电流保护的多级协调是一个复杂而又困难的问题。干式变压器的后备保护不需要多级协调和定值校验，所以我们

要摆脱整定计算中难以配合的困扰。目前，微机型保护各侧设置相间和接地保护各设3段8时限的复杂保护是作茧自缚，没有好处。 简化后备保护的原则，作者认为干式变压器高压侧只设置复合电压过电流保护，中、低压侧设复合电压过电流保护作为远后备，电流限时速断作为母线近后备。 六、结语 干式变压器差动保护提高灵敏度和快速性必须建立在安全可靠的基础上，应采取防止因电流互感器饱和和区外故障切除的暂态误差造成误动的措施。 加强主保护理应简化后备保护，干式变压器后备保护主要是作为母线的近后备，110kV及以下电压等级线路的远后备，要摆脱整定计算中难以配合的困扰，不作定值校核，为此高压侧后备保护仅设复合电压过流保护，中、低压侧后备保护设复合电压过流保护和电流限时速断保护，前者按干式变压器额定电流整定，后者按同侧母线的较低灵敏度要求整定，时间应与同侧相邻线路的相应时间相配合。 参考文献： [1]王维俭，电气主设备继电保护原理和应用，北京：中电力出版社，1996. [2]朱声石，差动保护的暂态可靠性，继电器，Vol.30，NO.8，2002.#p#分页标题#e#