变压器差动保护误动因素的分析及解决

　　摘. . 要：变压器是在电力系统中最为常见的、重要的供电元件，如果其出现故障问题的话，将会影响到电网的稳定性和供电的质量等。

　　本文主要对变压器差动保护误动因素展开了分析，并提出了解决措施，以供参考。

　　关键词：变压器；差动保护；误动因素

　　1 变压器差动保护原理分析

　　就差动保护的原理来说，就是在变压器的各侧绕组上安装电流互感器 CT，同时根据回路电流法对二次绕组进行接线，而各侧的 CT端子引出线，可以根据同极性方向对其进行连接，并且将差动继电器串入其中。此时，在差动继电器中所流过的电流，实际上是变压器各侧二次电流的差值。当区外出现故障或者在正常运行的前提下，差动继电器中流过的差流应该等于零。差动保护需要在以下几种情况下对数据进行处理：(1) 对于变压器中，不同侧的电流互感器，进行二次电流移相；(2) 当过滤区外发生接地故障以后，变压器中所流过的电流为零序电流；（3）对变压器各侧的电流互感器中的二次电流，需要采用平衡系数的方式对其进行折算。

　　2 变压器差动保护误动的主要因素

　　2.1 不平衡电流

　　正常运行状态下，变压器差动保护继电器不会检测到差流。但是如果发生外部短路故障，外部流经一个非常大的短路电流，同时短路电流的暂态特性中含有大量非周期和谐波电流分量，使得励磁电流急剧增大。其中，单项变压器的参数经过折算以后，所获得的等效电路为图 1 显示的结果：在电流互感器中所流经的 I1（一次电流）为饱和状态，而低压侧的互感器中 I2（二次负载电流）无法及时出现变化，所以就会有不平衡的电流进入到变压器差动继电器中。此时，如果系统中的不平衡电流，在一瞬间就达到峰值状态，就会使得继电器出现误动作的现象。所以，需要减小甚至避免不平衡电流的出现，提高变压器差动保护的作用。

　　图 1 双绕组单项变压器等效电路

　　2.2 CT 二次回路断线

　　如果变压器不同侧的接线组别不一致，则由于高低压侧电流存在相位差，从而差动回路会产生不平衡电流。传统的差动保护对此的处理方法是：改变 CT 二次回路接线来实现一次组别的“相位补偿”。

　　例如双绕组变压器最通常采用的是 Y/dll 接线，该种接线方法使得一次三角形侧电流相位超前一次星形侧电流 300 度，而二次回路的接线应该对星形侧连接成为三角形，同时三角形侧的 CT 需要连接形成星形，使得差动继电器的差流相位等于 0。就当前变压器差动保护的方式，主要运用软件移相法的方式，不需要更改 CT 二次接线，而是都可以基于星形的方式进行连接，但是如果二次回路断线，电流就会立刻下降，使得差动保护出现误动问题。

　　2.3 区外故障

　　1）电流互感器存在明显的误差，或者因为型号的差异出现更加明显的误差，使得不同侧的电流不一致。在两侧互感器型号不同的情况下，尤其是在故障一侧运用 P 级的互感器，而短路电流较小的一侧如果安装的是 TPY 级互感器（TP 型互感器的瞬间最大误差不得超过额定二次对称短路电流峰值的 7.5%TPY 型），就会因为电流较大的原因使得暂态差异加大，此时就会出现差动保护误动的现象。2）当变压器进行有载调压操作时，分接头动作后电压发生波动产生不平衡电流。

　　3 变压器差动保护误动的解决措施分析

　　3.1 重视设备的选择

　　在电力系统长期运行的状态下，不仅变压器需要进行差动保护，实际上发电机也需要实现差动保护，通过这样的方式保证变压器、发电机都能够具备更强的稳定性。基于这一前提条件，可以保证电网为电力用户提供更高质量的电力资源，同时增强变压器运行环境的安全性，实现对工作人员的基本保护。另外，在对变压器进行差动保护的过程中，需要对故障差动保护、非故障差动保护进行区分，同时在电力系统的运行中可以更加灵活、快速的确定发生故障的区域、位置，进而为工作人员的检修提供有价值的参考。同时，避免差动保护误动的关键，实际上需要提高其速动性，只有这样的设备才可以在变压器发生故障时，第一时间做出准确的反应。

　　3.2 合理调整定值

　　为了可以对变压器差动保护误动问题进行预防、解决，工作人员就应该对定值进行合理的调整，将数值控制在最为科学、合理的范围内。另外，要考虑到二次谐波制动系数与定值之间的关系，在完成定值的调整以后，工作人员还应该积极对二次谐波系数进行针对性的调整，避免影响二者之间的协调性。与此同时，要想降低工作的难度，在设计差动保护的初始阶段，工作人员应该对诸多的细节进行分析，所以需要保证参加设计的工作人员，具备专业的知识、丰富的经验，提高整体方案的合理性、有效性，进而为具体的设计、使用提供正确的指引。不仅如此，工作中还应该增强各项数据的精准性，从而实现对差动保护误动的根本性处理。

　　3.3 优化电流互感器

　　就变压器差动保护误动的问题来说，其中如果使用 P 类电流互感器，很可能会产生暂态饱和的现象，或者因为其他问题而出现误动等。为了解决因此而出现的差动保护误动问题，工作人员可以基于两方面进行优化与处理：1）尽可能使用其他不同类型的电流互动感，但是其必须具备抗暂态饱和问题的性能。2）在变电站中继电保护装置是非常重要的设备部件，所以工作人员必须对其性能进行合理的选择，为实现差动保护的目的提供重要的前提保障，提高变压器运行的稳定性。通过上述的方式，可以对电流互感器进行优化，其具备规避差动保护误动问题的作用。

　　3.4 严格的遵守规定

　　在社会的高速发展中，我国已有的变电站数量不断增加，其中新建的变电站中非常容易出现差动保护误动问题。针对这样的问题，需要在具体的使用工作中，严格遵守国家的相关规定，同时结合变电站建设的具体要求，做好相关的设计工作、施工工作。与此同时，因为不同的变电站需要使用不同的变压器，所以最终的接线方式也明显不同。对于复杂的接线工作，应该投入更多的时间与精力，对设备是否带有负荷、电流情况等进行检查。在这一基础上，根据实际情况，对定值等参数进行准确的确定，在避免差动保护误动的同时，最大程度增强变压器的性能，提高变电站运行的稳定性。

　　4 结语

　　总而言之，随着计算机水平的发展，保护装置硬件不断升级，软件计算逐步采用多种差动原理，采样精度和计算准确度也在提高。

　　但是仍存在诸多因素有可能造成变压器差动保护误动作。因此，需要分析差动保护误动的因素，然后采用合理的方式进行预防，保证设备选择的合理性，对电流互感器、定值进行优化、调整，同时严格遵守相关的规定与要求，避免差动保护出现误动问题，减少变压器的故障问题。

　　参考文献

　　［1］陈吉庆 . 核电机组主变压器分侧差动保护误动缺陷原因分析及对策 [J]. 核动力工程 ,2017,38(S2):93-96.

　　［2］鲁俊生 . 交直流深度耦合下变压器差动类保护动作性能分析及新原理研究 [D]. 华中科技大学 ,2016.

　　［3］戚宣威 , 尹项根 , 张哲 , 王奕 , 张健 . 变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施 [J]. 电力系统自动化,2016,40(03):129-134.

　　作者介绍：

　　靳朝阳（1985.10.07），性别：男；籍贯：天津市蓟州区；民族：汉族；学历：大学本科；职称：助理工程师；研究方向：变配电检修；单位：

　　河北国华定州发电有限责任公司。