关于电力变压器主保护差流误差原因分析

关于电力变压器主保护差流误差原因分析

吕海威 冯向远 张贺

华能洛阳热电有限责任公司 河南洛阳 471000

摘要：电力变压器差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。

关键词：电力变压器；主保护差流；误差

1 电力变压器差动保护的简要原理及负荷测试的重要性

电力变压器差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当电力变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想电力变压器，则流入电力变压器的电流和流出电流相等，差动继电器不动作。当电力变压器内部故障时，两侧(或三侧)向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

电力变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。

2电力变压器差动保护带负荷测试的内容

要排除电力变压器在设计、安装、整定全过程中的疏漏，就要收集充足、完备的测试数据。

2.1 差流(或差压)电力变压器差动保护是靠各侧差动异常二次电流和差流工作的。所以，差流(或差压)是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器，用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器，用0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压，并记录。

2.2各侧电流的幅值和相位。只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出电力变压器各侧A相、B相、C相电流的幅值和相位，并记录。此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。

3电力变压器差动保护动作分析及改进

从保护动作后对现场电缆的初步巡查来看并没有发现电缆的异状。通过测试，测量每相电缆的主绝缘及外护套绝缘电阻均符合绝缘要求，从而判断电缆本身并没有发生短路故障。如果于保护装置本身问题可能造成的动作：保护装置的设置是非常重要的，如果某些参数设置错误，如差动异常变比、斜率等，均会造成保护装置差流偏大异常。于是根据差动保护整定值，利用继电保护测试仪对电力变压器差动保护装置进行电流和相位的采样及保护功能的校验，经测试电力变压器差动保护装置对模拟量的采样及保护都是正确的，因此，可排除保护装置本身的问题。

当差动异常行为本身存在误差和三相不平衡电流，以及差动异常行为极性接反，都有可能导致差动保护误动作，以差动异常行为极性接反为例，如极性没接错，电缆线路两端一次电流大小相等，方向相反，则差电流为零(两侧电流的相量和)。如极性接反，则两侧电流会出现大小相同，相位相同的情况，其相量则为一端电流的两倍。这样当空载合电力变压器时，励磁涌流的叠加将使差电流以几何倍数增加，使得差动保护启动。一次电缆没有问题，可以判定保护误动。

首先怀疑电流互感器及其二次回路极性存在问题。通过检查测试，在线路检查中发现电流互感器极性接线并没接错。其次检查两侧线路差动异常本身是否存在误差，用电压法分别测量了其二次绕组直阻及变比，均与出厂值相符。因此可以排除差动异常本身原因或极性接反造成的保护误动作。

测试三相电缆的相序，测相序的方法有很多，可以直接测，也可以间接通过低压侧测，采用的方法是从三相电缆所串联差动异常直接引出二次线接至保护装置，将保护出口压板退出不予跳闸，同时做好防二次开路的安全措施，这种方法非常直观，可以在一次给出一定负荷量的情况下，从保护装置看差流和制动电流值，直接反映不同相位下的差流值。如果三相彼此的相角和方向并没有变化，相序没有错乱，这就是低压侧所有三相电机仍按正常方向转动，而保护却出了问题的根本原因。无论差动保护电流回路在投运前经过多少道工序检查，都要通过带负荷测试才能最终验证其正确性。由于投运之前的测试都是在各侧分别进行，不能直接比较各侧电流之间的相位关系，所以在带负荷测试时常常还是发现这样那样的接线错误，需将电力变压器停下来进行CT二次接线整改，然后再将电力变压器带上负荷重新进行带负荷测试，直至最终测试正确。这样不但使启动过程变得漫长，更给系统运方调整和操作人员带来很大麻烦。在对常规的调试方法和保护原理进行分析后，提出了一种新的调试思路，可以克服上述不足。

4纵横差动保护的区别

纵差保护反应的是相间故障。(接地或不接地的相间短路，通常称为横向故障)，那么纵差保护的纵应该指的是CT的串联。横差保护反应的是匝间故障。(定子绕组的匝间短路或分支开路，称为纵向故障)，那么横差保护的横应该指的是CT的并联。主变差动保护是变压器的主要保护手段，基本原理是反应被保护变压器各端流入和流出电流的差，在保护区内故障，差动回路中的电流值大于整定值，差动保护瞬时动作，而在保护区外故障，主变差动保护则不应动作。受变压器励磁电流、接线方式、电流互感器误差等因素的影响，使差动回路中产生不平衡电流，而不平衡电流中励磁涌流的存在，常可导致变压器差动保护误动，给变压器差动保护的实现带来困难，因此采用措施减少不平衡电流及其对保护的影响是实现主变差动保护需要解决的主要矛盾。主变继电保护有：本体保护、差动、距离、过负荷、短路保护和过电压保护等。

结束语

对于主变各侧二次额定电流而言，对其平衡系数进行计算，以标称电压为标准的情况下，末端变的差流就会不断超标。当这种问题发生时，计算电流平衡系数时，就要依据主变运行中的实际电压对其进行计算；而对于二次额定电流的计算，也是如此。只有在这种方法的实施下，差动保护的差流才能够得到有效降低，并与允许值相一致，同时，各类型故障在主变区外发生时，差动保护的误动就不会发生。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理和应用[M].北京：中国电力出版社，1999.