0 引言

　　目前江門新會供電局有33個變電站共有62臺主變，新會區(qū)用電負荷已突破700MW大關(guān)，全區(qū)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，特別是新會區(qū)一批重點工業(yè)項目的投產(chǎn)、擴產(chǎn)，用電需求增勢強勁，使我區(qū)用電負荷不斷刷新歷史新高。在當(dāng)前電網(wǎng)負荷緊張的形勢下，新會電網(wǎng)的負荷缺口非常大，那么如何保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、可靠性是供電局關(guān)心的核心問題，而變壓器安全運行與否直接影響到電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運行，因此如何完善主變差動保護，做到保護正確動作，則是調(diào)度中心和變電部最迫切關(guān)心的問題。本文主要闡述了主變差動保護的原理以及造成差動保護誤動作和拒動的部分原因。

　　1、變壓器差動保護的原理

　　差動保護原理于1904年由C. H. Merz和B.Price在英國提出, 其基本原理沿用至今,它主要是反應(yīng)被保護變壓器各端流入和流出電流的相量差。其單線原理圖如圖1所示。變壓器在正常運行或外部故障時，理想情況下流過繼電器KD的電流#FormatImgID_0#=#FormatImgID_1#1-#FormatImgID_2#2=0，繼電器KD不動作。內(nèi)部故障時，#FormatImgID_3#=#FormatImgID_4#1+#FormatImgID_5#2(雙側(cè)電源)或#FormatImgID_6#=#FormatImgID_7#1(單側(cè)電源)，繼電器KD動作。

　　隨著技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在主變的差動保護從以前只需要差動電流作為動作電流，到現(xiàn)在還引入外部短路電流作為制動電流，從而形成比率差動保護，此保護能很好地克服因區(qū)外故障短路電流在差動回路里產(chǎn)生的不平衡電流的影響。以下為南京南瑞RCS-978主變保護的比率差動保護跳閘回路邏輯圖。

　　2、差動保護誤動的原因分析

　　2.1 勵磁涌流引起變壓器差動保護誤動

　　正常運行時變壓器的勵磁電流只通過變壓器接有電源的一側(cè)，無法被平衡而形成不平衡電流。正常情況下該電流很小，一般不超過變壓器額定電流3%～5%，在外部故障時，由于電壓降低勵磁涌流相應(yīng)更小。

　　當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流。

　　磁通公式：Φ=-Um/Wω*cos(ωt+а)+( Um/Wω*cos(а))e-t/T+Φs

　　=-Φm cos(ωt+а)+ Φm cos(а)e-t/T+Φs

　　W----變壓器空投側(cè)繞組的匝數(shù); Φm---- Um/Wω

　　Φ----鐵芯中的磁通; T----時間常數(shù)

　　Um----電源電壓的幅值; Φs----合閘前鐵芯中的剩磁通

　　а----合閘角; ω----角頻率;

　　如果在電壓瞬時值為零時空投變壓器，合閘角а=0，在忽略變壓器及合閘回路的電阻時，以上公式的時間常數(shù)T為無窮大，磁通中的自由分量不衰減，假如Φs方向又與合閘后Φm cos(а)= Φm，則鐵芯中的最大磁通可以達到2Φm+Φs ，此時變壓器的鐵芯嚴(yán)重飽和。由圖(a)所示，此電流就稱為變壓器勵磁涌流ILY ，其數(shù)值最大可達額定電流的6～10倍。由于勵磁涌流在差回路中不能被平衡，從而形成了差動回路的不平衡電流，并將使差動保護誤動作。

　　勵磁涌流具有如下特點：

　　(1) 勵磁涌流數(shù)值很大，最大可達變壓器額定電流的6～8倍，小容量的變壓器倍數(shù)較大，大容量的變壓器倍數(shù)較小。

　　(2) 勵磁涌流衰減時間與系統(tǒng)參數(shù)的時間常數(shù)有關(guān)。小容量的變壓器衰減較快，大容量的變壓器衰減較快慢。

　　(3) 勵磁涌流中含有很大的非周期分量，偏向于時間軸一側(cè)。

　　(4) 勵磁涌流含有大量的高次諧波分量，其中2次諧波占有較大比例，可達基波的40%～50%。

　　(5) 勵磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。

　　根據(jù)以上特點，為了抑制勵磁涌流的影響，變壓器保護可以采用以下措施：①采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器構(gòu)成差動保護，②利用二次諧波制動原理構(gòu)成差動保護，③采用鑒別波形間斷角原理的差動保護。

　　2.2 不平衡電流引起的差動保護誤動

　　2.2.1 變壓器接線組別的影響產(chǎn)生的不平衡電流

　　常用的Y,d11接線的變壓器，兩側(cè)電流存在著30°的相位差，即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動保護回路中也會出現(xiàn)不平衡電流，影響保護的性能。相位補償后，為了使每相兩差動臂的電流數(shù)值近似相等，應(yīng)做幅值補償，即在設(shè)計電流互感器的變比N時，應(yīng)考慮電流互感器的接線系數(shù)Kc，即差動臂的電流為KcI1/N。其中I1一次值，電流互感器按三角形接線時Kc=√3 ，按星形接線時則Kc=1.則兩側(cè)電流互感器的變比按以下兩式選擇，

　　變壓器星形側(cè)的電流互感器的變比為NY=√3 IAY/IaY;

　　變壓器三角星形側(cè)的電流互感器的變比為N△=IA△/Ia△;

　　實際上選擇電流互感器時，是根據(jù)電流互感器定型產(chǎn)品變比確定以各接近并稍大于計算值的標(biāo)準(zhǔn)變比。在微機保護保護中，變壓器接線組別影響的已采用電流相位差軟件補償措施，由于軟件計算的靈活性，允許變壓器各側(cè)的電流互感器均采用星形接線，相位差有軟件自動進行校正，但要求各側(cè)電流正方向均指向變壓器。

　　2.2.2 電流互感器實際選用變比與計算變比不同產(chǎn)生的不平衡電流

　　如果選定的變壓器兩側(cè)電流互感器變比之比剛好等于變壓器的變比，即

　　NT=√3 NTA(△)/ NTA(Y)

　　則正常運行時差動回路中沒有電流。但實際上無法剛好滿足此條件。因為：①實際選用的電流互感器標(biāo)準(zhǔn)變比無法剛好等于計算變比;②根據(jù)系統(tǒng)需要，變壓器要進行調(diào)壓，相應(yīng)地改變變壓器的變比。具體計算時，只需要根據(jù)變壓器各側(cè)一次額定電流，差動TA變比求出電流平衡系數(shù)Kb，將Kb值當(dāng)作定值輸入保護裝置中，由保護軟件實現(xiàn)電流自動平衡調(diào)整來消除TA計算變比和實際選用變比不同產(chǎn)生的不平衡電流。

　　Kb=IN/I2e

　　I2e為變壓器各側(cè)TA二次額定定值電流;規(guī)定高壓側(cè)的I2e為電流基準(zhǔn)值IN

　　2.2.3 變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同產(chǎn)生的不平衡電流

　　變壓器兩側(cè)額定電壓不同，裝設(shè)在兩側(cè)的電流互感器型號就不相同，致使它們的飽和特性和勵磁特性也不相同。當(dāng)外部短路時，在最大短路電流IK。max作用下，有可能一側(cè)電流互感器飽和，另一側(cè)電流互感器不飽和，不飽和側(cè)勵磁電流很小，飽和側(cè)勵磁電流很大，若是按10%誤差選擇的電流互感器，將有可能出現(xiàn)不大于10%IK。max的誤差，因此在差動回路中可能出現(xiàn)10%IK。max的不平衡電流。對此只有采用適當(dāng)增大保護動作電流的辦法予以考慮，實際上在整定計算時用同型系數(shù)考慮之。

　　2.2.4 帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流

　　有載調(diào)壓變壓器在運行中，常采用改變變壓器分接頭來調(diào)整電壓，這實際上改變了變壓器的變比，從而增大了差動回路中不平衡電流Iub。△U，它與電壓調(diào)節(jié)范圍△U有關(guān)，通常△U最大為±15%。由此產(chǎn)生的不平衡電流可表示為

　　Iub。△U=±(√3 /NTA)*△U*IK。max

　　這一問題的解決一般采用提高保護動作電流來消除影響，但采用分側(cè)比率制動差動保護可不受帶負荷調(diào)壓的影響。

　　2.2.5 區(qū)外故障產(chǎn)生的不平衡電流

　　變壓器在正常負荷狀態(tài)下，電流互感器的誤差很小，這時差動保護的的回路中的不平衡電流Iunb也很小。但隨著外部短路電流的增大，電流互感器就可能飽和，誤差也隨著增大，這時不平衡電流也就隨之增大。 Ie 為變壓器額定電流， I 1...... m. 分別為變壓器各側(cè)電流， Icdqd 為穩(wěn)態(tài)比率差動起動定值， Id 為差動電流， Ir 為制動電流， kbl 為比率制動系數(shù)整定值(0.2≤kbl≤0.75 ),推薦整定kbl=0.5 。

　　穩(wěn)態(tài)比率差動保護按相判別，滿足以上條件時動作。式3-2-1 所描述的比率差動保護經(jīng)過TA 飽和判別，TA 斷線判別(可選擇)，勵磁涌流判別后出口。式3-2-2 所描述的比率差動保護只經(jīng)過TA 斷線判別(可選擇)，勵磁涌流判別即可出口。它利用其比率制動特性抗區(qū)外故障時TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA 飽和時能可靠正確動作。

　　3、結(jié)束語

　　由于保護誤動的原因多方面的，本文只是闡述了差動保護誤動拒動的部分原因以及一些防范措施，因此僅給新入職的技術(shù)人員提供一些思路，同時在安裝調(diào)試過程中實行精細化管理，把好試驗關(guān)，落實反措條文，提高變壓器差動保護的可靠性，避免主變在運行中差動保護的誤動作。

　　參考文獻:

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