变电站变压器差动保护问题的分析

樊静

摘 要：變压器是变电站的最主要的设备之一，而作为变压器主保护的差动保护在变压器运行过程中常常发生问题。本文探析了变压器差动保护的某些误动作，发现了几种导致变压器差动保护误动作的诱因，分析并找出了避免变压器差动保护失效的方法，使变压器差动保护的可靠性有所提高，从而增强了变电站运行的稳定性。

关键词：变电站；变压器；差动保护问题；方法

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0123-01

引 言

变电站变压器的稳定运行关系到电力系统的可靠性、安全性和经济性。随着科学技术的发展，差动保护作为变压器的主要保护措施得到了很大的改进，但仍存在一些误操作问题。这可能导致变电站运行异常，严重影响变电站的稳定运行，甚至导致系统瘫痪。因此，本文对变压器差动保护进行了分析。找出防止变压器差动保护故障的对策，为变电站的正常运行提供帮助。

1 变压器差动保护

1.1 变压器差动保护的作用

差动保护能正确区分被保护原件保护区内、外故障，并能瞬时切除保护区内故障。变压器保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。

1.2 比例差动保护的特点

流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的交叉电流有关。交叉电流越大，不平衡电流越大。具有制动特性的差动继电器利用这种特性引入制动电流，可以反映变压器通过电流的大小。继电器的工作电流不按最大通过电流设定，而是根据制动电流自动调整。当故障电流很大，负载电流的影响可以忽略时，各种制动电流选择方法都具有较高的灵敏度；只有当故障电流和负载电流接近甚至更小时，分析各种制动电流的相对大小才有意义。变压器绕组匝间短路时比较常见的故障形式，如果短路匝数很小，虽然短路绕组流过大电流，但故障电流到变压器侧并不大，甚至小于负载电流。如何提高匝间短路时的变压器纵差保护灵敏度，仍是一个重要的问题。

利用谐波制动器能够有效的判断变压器是否处于正常的运行状态，如果变压器的运行状态发生了突变，那么必然会产生二次谐波分量，这样就可以通过谐波制动器检测到异常的波段，从而及时的找到变压力的故障位置，进而实现变压器的异常示警[2]。

2 变电站中变压器引起差动保护误动的原因及处理措施

2.1 由各侧电流互感器误差及断线引起的保护误动作

变压器差动保护各侧采用的电流互感器器型号不同，当它们的特性差别较大时，会引起较大的不平衡电流。可以采用以下措施减小不平衡电流：选用高饱和倍数差动保护专用D级电流互感器，并在外部短路最大短路电流下按10%误差曲线校验互感器二次负荷。合理选择变压器的二次连接导线截面，可以减少二次负载，使两侧差动保护臂的阻抗接近，减少不平衡电流。采用芯内气隙较小的电流互感器，可以减小芯内剩余电流的影响，使磁路特性取决于气隙大小，从而减小非线性误差，从而改善变压器的工作条件，使两个变压器的特性趋于一致，减小不平衡电流。

当电流互感器断开连接时，电流突然下降。因此，可以根据故障相电流突然变化超过给定值来判断电流互感器是否断开。当发生这种情况时，可以将差动锁锁在正常负载下，以防止变压器差动保护不受影响。

2.2 变压器暂态过程中的差动保护误动作

差动保护在外部短路的瞬态过程中需要避免不平衡电流，因为它包含大量的非周期元件，偏于时间轴一侧铁芯中磁感应强度沿着部分磁滞回线变化，速饱和变流器的二次绕组感应电动势很小，可以防止误动作，由于磁回路具有很大的电感，不平衡电流最大值出现的时间较迟。

虽然短路电流在初始瞬时也有一定的非周期分量，但它衰减很快，只会暂时延迟周期分量的变化。在周期分量衰减后，只有短路电流的周期分量通过速度饱和变换器的一次绕组。此时磁芯内的磁感应强度变化较大。速度饱和变换器二次绕组产生较大的电动势，是差动继电器的可靠动作。

防止暂态过程中不平衡电流引起的误动的措施一般为：对于中小型电力变压器，允许增加运行电流，避免暂态不平衡电流的影响稍有延迟；中速饱和电流调节器与差动电路相连，其核心具有速度饱和特性，能抵抗带有大非周期分量的外部短路瞬态不平衡电流；采用具有制动特性的差动继电器，制动方案具有磁制动和幅度比较制动。

2.3 变电站中励磁涌流导致变压器差动保护误动作

变压器在正常工作下励磁电流值很小，一般情况下是不会超过其额定电流的3～5%。但当变压器空载接通或外部故障排除后恢复电压时，可能会出现较大的励磁电流值。在此瞬变过程中变压器励磁电流变为涌流电流，其值可达到额定电流的6～8倍。

励磁涌流具有以下特点：包含很大的成分的周期分量，约占基波的60%，涌流偏向时间轴一侧；包含大量的告辞谐波，且以二次谐波为主，约占基波30～40%以上；波形之间出现间断角可达80°以上。

根据波形特征的情况是处理励磁涌流问题最根本的措施：采用速度饱和铁芯的差动继电器；通过二次谐波制动，避免了冲击电流；通过波形间断角的比较，区分了内部故障和涌流；并适当地增加变压器比，以减少短路电流的倍数。

3 结 语

在电力系统变电站中，继电保护中变压器差动保护的主要目的是变压器运行过程中发现并正确处理变压器区内故障。因此，为了提高变压器差动保护的可靠性和稳定性，有必要确保每一个重要环节并采取合理的对策，确保变压器及整个电网的运行安全可靠。

参考文献

[1]苏贵标.变压器差动保护误动分析及对策[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（08）：303～304.

[2]唐 勇，朱明辉.变电站电力变压器差动保护运行若干问题浅谈[J].中国电力教育，2006（S1）：13～16.

[3]甘韶忠，叶东印，闫启祥.110kV变电站变压器差动保护动作原因分析[J].继电器，2006（18）：66～68.

收稿日期：2018-9-22