干式变压器差动保护误动原因

前言在内35kv及以下变电站中，广泛使用的保护是由分立继电器组成的。它较大的特点是二次回路简单、直观、经济、可靠。电力系统发生故障时，会伴随着电流的突然增大、电压的突然下降和电流与电压的相位差角的变化。这些基本特性构成了原理不同的继电保护装置。纵差保护作为干式变压器的主保护，其正确运行率始终徘徊在50%-60%之间，不利于干式变压器的安全和系统的稳定运行。干式变压器运行不正确的原因很多，设计、研究、制造、安装、调试和运行维护部门都或多或少负有责任。虽然相关厂家在实际工作中不断改进技术，提高运行的可靠性，但干式变压器差动误动的案例仍然很多[[2]。本文旨在总结自己的经验，与同行交流讨论，共同提高干式变压器差动保护装置的运行水平。2差动保护误动原因分析2.1干式变压器差动保护误动引起的励磁涌流干式变压器励磁涌流的特点是正常运行时其值很小，一般不超过干式变压器额定电流的3%-5%，干式变压器工作在磁通的直线段OS，如图1所示。铁芯不饱和，相对磁导率很大，干式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，励磁电流较小，因此这些条件对励磁电流的影响一般可以忽略不计。当干式变压器空投或切除故障后恢复电压时，由于干式变压器铁芯中的磁通迅速增大，铁芯瞬间饱和，相对磁导率接近1，干式变压器绕组电感减小，伴随着较大的涌流值，涌流值中含有较大的非周期分量和高次谐波分量，且以二次谐波为主，其值可达额定电流的6 ~ 8倍以上，出现尖顶形涌流，如图2所示。励磁涌流在初始时刻迅速衰减。普通中小型干式变压器，0.5~1s后其值不超过额定电流的0.25~0.5倍。大型干式变压器励磁涌流衰减速度慢，衰减到上述值需要2~3s。干式变压器的容量越大，衰减越慢。同时，励磁涌流波形随着间断角的增大而出现间断。该电流流入差动继电器，可能导致保护装置误动作。励磁涌流和干式变压器的励磁涌流一样，只流过干式变压器的一侧。在干式变压器空气合闸或外部短路切断的电压恢复过程中，所有励磁涌流都会流入差动回路，必然会造成干式变压器差动保护误动。并且当一台干式变压器产生励磁涌流时，也会在与之并联运行的干式变压器中产生浪涌电流，浪涌电流全部流入差动回路，导致干式变压器差动保护误动[5]。涌流可通过以下措施来区分：(1)采用快饱和铁芯差动继电器；(2)区分短路电流和涌流波形；(3)采用二次谐波制动，制动率一般为15% ~ 20%；(4)采用波形对称原理的差动继电器。其中，主要适用于常规电磁继电器差动保护；和主要用于基于微处理器的干式变压器保护，但硬件要求比较高，可以通过识别波形特征来实现，这是解决励磁涌流问题较根本的办法[6]。此外，在选择用于主变压器差动保护的电流互感器时，除了带气隙的D级铁芯互感器外，变压器 #p#分页标题#e#

2.2CT二次回路断线导致传统电磁式干式变压器差动继电器CT回路接线干式变压器差动保护误动。先先，必须通过CT接线形式的选择进行外部“相位补偿”，消除干式变压器不同接线组别引起的高低压侧电流相位差和差动保护电路电流不平衡。比如Y/dll接线的干式变压器，由于三角形侧电流的相位比星形侧的同相电流超前300，所以干式变压器星形侧ct二次侧必须接成三角形，而三角形侧CT接成星形，以校正CT二次电流流入差动继电器的相位。微机干式变压器差动保护的内部“相位补偿”计算是根据Y，D变换产生的相移进行的。比如为了接线简单，任何接线组的干式变压器的CT二次回路都可以全星形接线，其相位补偿可以通过保护装置内部软件实现，而不是像传统差动保护那样依靠CT接线方式的选择进行外部“相位补偿”。本软件的补偿采用对称分量法“矩阵变换”计算【干式变压器差动保护动作电流整定一般应考虑以下因素和影响：l)干式变压器电压经空气下降和外部故障恢复时，应避免干式变压器励磁涌流的影响，整定公式为Idz=KkIe，Kk可靠系数1.3~1.5，Ie额定电流；2)干式变压器保护中避免干式变压器外部故障引起的较大不平衡电流，整定公式Idz=KkIbp，Kk可靠系数为1.3，Ibp为不平衡电流；3)干式变压器差动保护二次回路时，避免差动回路中引起差动电流的影响，设置公式Idz=KkIe。Kk的可靠系数为1.3，即额定电流。上述三个较大值用作干式变压器的差动工作电流。电磁干式变压器差动保护的动作电流整定考虑第三种，即差动回路CT的二次回路在断开时不会失灵。晶体管干式变压器差动保护和微机干式变压器差动保护的动作电流一般认为是干式变压器额定电流的25%-50%，其保护功能由逻辑实现，比电磁干式变压器差动保护更快、更灵敏，动作电流整定更小。因此，如果差动回路电流互感器二次回路断线时不采取措施，干式变压器将被更换

压器差动保护会误动作。 CT断线较明显的特征是电流下降，在微机保护中，只要有合理的判断，就不难解决电流互感器二次回路断线时干式变压器差动保护误动问题。若某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线，只有一相或两相电流为零，其它两相或一相电流与起动电流相等，故障相电流的突变量（下降）超过所给的定值，可判断出CT断线。判别出CT断线后，可以在正常负载时闭锁差动，防止干式变压器差动保护误动作[5]。 2.3 区外故障引起的差动保护误动[9] 区外故障产生差流主要有下面几种原因： ①干式变压器正常运行时各侧的额定电流不一致； ②当干式变压器一侧带有分节头调节时，电压发生变化产生不平衡电流； ③电流互感器(TA)本身存在误差； ④TA不同型号引起的误差； ⑤谐波和非周期分量对不同型号TA的影响； ⑥不同类型的负载致使各侧电流相位发生偏差； 基于上述因素的考虑，在整定干式变压器的差动定值时要排除这些不平衡分量的综合影响，其动作电流一般在(0.3 ~ 0.5)In (In为额定电流)。当干式变压器发生严重的区外故障，两侧会产生更大的差流，在下列情况下可能超过差动门槛值： ①短路电流较大，各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（不带暂态特性的电流互感器），而短路电流小的一侧使用TPY级互感器（带暂态特性的电流互感器）； ②短路电流中含有较大的非周期分量和谐波分量； ③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； ④特殊性负载如容性或感性负载存在，致使各侧短路电流相位发生偏移，产生更大的差流； 多次事故表明，干式变压器发生区外故障，在发生区外故障的时间段，差动保护一般不会误动，在切除故障的瞬差动保护反而误动，根据对几例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较好拐点以内，即差流大于门槛值，制动电流小于较好拐点电流(拐点电流为(0.9 ~1.0)In)，如图4所示C点(图中Id为差动电流，Ir为制动电流；K1， K2，K3为比例系数)。  对现场录波数据分析和动模试验仿真，均可知此种情况下保护动作存在必然性。故障时，短路电流比较大，含有非周期分量和谐波分量，故障期间产生的不平衡分量较大(可能大于差动动作门槛值)，但制动电流较大，动作点落在非动作区，如图4所示B点。在切除故障的瞬间，两侧TA的暂态分量衰减程度不一样，此时差流仍然比较大，而制动电流减小，动作点移动到如图4所示的C点，差动保护误动，按此原理设置的比例制动曲线保护不能制动。 为了防止区外故障差动保护误动，可以从以下几个方面着手： ①在进行继电保护定值计算时，保护定值不宜过低，一般整定在0.4 In或以上； ②两侧TA尽量选用同一型号的，可以同为P级或TPY级互感器，使用TPY级互感器效果较好; ③.提高硬件的采样精度和计算准确度； ④设置先进的新原理保护。 由于我多数地方的电力系统站用TA均采用的是P级，有的地方在高压侧采用TPY级，低压侧采用P级，严重影响两侧TA的不平衡性。保护定值要求整定在(0.3 ~0.5) In极个别地方整定在0.2 In，定值门槛太低。 随着计算机水平的发展，保护装置硬件水平不断的提高，多种原理的综合运用，采样精度和计算准确度也在提高。除此之外，也可以从编制的软件着手，来防止区外故障切除时对保护造成的误动 3 结束语 近年来，微机保护装置的应用日益广泛，但是干式变压器主保护的误动原因仍是多方面的。本文仅给找不到干式变压器差动保护误动原因的技术人员提供一些思路，我们只有在安装调试过程中把每一环节工作做细，按照检验条例和有关规程规定，严把整组试验关，积极采取相应措施，是可以提高干式变压器差动保护的可靠性的，或者完全可以避免主变在运行中差动保护的误动作。#p#分页标题#e#