摘要：文章對(duì)微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因，從事件的形成以及保護(hù)的原理給予了詳細(xì)地分析。對(duì)新建的、運(yùn)行的或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)提出了對(duì)策。

    關(guān)鍵詞：差動(dòng)保護(hù)  誤動(dòng)  動(dòng)作特性  電流互感器

    0 引言

    電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的主設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。作為主設(shè)備主保護(hù)的微機(jī)型縱聯(lián)差動(dòng)（簡(jiǎn)稱縱差或差動(dòng)）保護(hù)，雖然經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，但是還存在一些誤動(dòng)作的情況，這將造成變壓器的非正常停運(yùn)，影響電力系統(tǒng)的發(fā)供電，甚至是造成系統(tǒng)振蕩，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)供電的穩(wěn)定運(yùn)行是很不利的。因此對(duì)新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因進(jìn)行分析，并提出了防止變壓器差動(dòng)誤動(dòng)的對(duì)策。

    1 變壓器差動(dòng)保護(hù)

    變壓器差動(dòng)保護(hù)一般包括：差動(dòng)速斷保護(hù)、比率差動(dòng)保護(hù)、二次(五次)諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)，不管哪種保護(hù)功能的差動(dòng)保護(hù)，其差動(dòng)電流都是通過(guò)變壓器各側(cè)電流的向量和得到，在變壓器正常運(yùn)行或者保護(hù)區(qū)外部故障時(shí)，該差動(dòng)電流近似為零，當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，該差動(dòng)電流增大。現(xiàn)以雙繞組變壓器為例進(jìn)行說(shuō)明。

    1.1 比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性 比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性見(jiàn)圖1。當(dāng)變壓器輕微故障時(shí)，例如匝間短路的圈數(shù)很少時(shí)，不帶制動(dòng)量，使保護(hù)在變壓器輕微故障時(shí)具有較高的靈敏度。而在較嚴(yán)重的區(qū)外故障時(shí)，有較大的制動(dòng)量，提高保護(hù)的可靠性。

    二次諧波制動(dòng)主要區(qū)別是故障電流還是勵(lì)磁涌流，因?yàn)樽儔浩骺蛰d投運(yùn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的勵(lì)磁涌流，并伴隨有二次諧波分量，為了使變壓器不誤動(dòng)，采用諧波制動(dòng)原理。通過(guò)判斷二次諧波分量，是否達(dá)到設(shè)定值來(lái)確定是變壓器故障還是變壓器空載投運(yùn)，從而決定比率差動(dòng)保護(hù)是否動(dòng)作。二次諧波制動(dòng)比一般取0.12～0.18。對(duì)于有些大型的變壓器，為了增加保護(hù)的可靠性，也有采用五次諧波的制動(dòng)原理。

    1.2 差動(dòng)速斷保護(hù)的作用 差動(dòng)速斷保護(hù)是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，切除故障點(diǎn)。差動(dòng)速斷的定值是按躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流，和最大運(yùn)行方式下穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。定值一般取(4～14)Ie。

    2 變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

    根據(jù)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作可能性的大小，大致分為新建發(fā)電廠和變電站、運(yùn)行中發(fā)電廠和變電站、設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站三個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明，這種分類方法并不是絕對(duì)相互區(qū)別，只是為了便于在分析問(wèn)題時(shí)優(yōu)先考慮現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

    2.1 新建發(fā)電廠和變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析 新建變電站的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，在變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作中占了較大的比例，但這種情況的誤動(dòng)作，一般大多在變壓器投運(yùn)帶負(fù)荷試運(yùn)行的72小時(shí)就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，可以總結(jié)以下幾方面：

    2.1.1 整定值不合理造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作 差動(dòng)速斷定值和二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)定值選擇不正確造成誤動(dòng)作。差動(dòng)速斷是在較嚴(yán)重的區(qū)內(nèi)故障情況下，快速跳開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器，切除故障點(diǎn)。差動(dòng)速斷的定值是按躲過(guò)變壓器的勵(lì)磁涌流和最大運(yùn)行方式下，穿越性故障引起的不平衡電流，兩者中的較大者。定值一般取(4～14)Ie。對(duì)于保護(hù)定值的計(jì)算部門，特別是非電力系統(tǒng)的定值計(jì)算部門，往往根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，將差動(dòng)速斷定值取為（5～6）Ie。這樣，就會(huì)造成變壓器在空載合閘時(shí)斷路器出現(xiàn)誤跳。特別是勵(lì)磁涌流對(duì)保護(hù)的影響，廣東某發(fā)電廠在變壓器保護(hù)設(shè)備更新改造后由于空合變壓器產(chǎn)生的勵(lì)磁應(yīng)涌流曾出現(xiàn)過(guò)以上誤跳現(xiàn)象。

比率差動(dòng)是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時(shí)，保護(hù)不帶制動(dòng)量動(dòng)作跳開(kāi)各側(cè)的斷路器，使保護(hù)在變壓器輕微故障時(shí)具有較高的靈敏度；而在區(qū)外故障時(shí)，通過(guò)一定的比率進(jìn)行制動(dòng)，提高保護(hù)的可靠性；同時(shí)利用變壓器空載合閘時(shí)，產(chǎn)生的二次諧波量來(lái)區(qū)別是故障電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)保護(hù)制動(dòng)。一般差動(dòng)電流和制動(dòng)電流都在額定情況下計(jì)算得到，但現(xiàn)場(chǎng)變壓器卻在一般運(yùn)行方式下，由于電流互感器變比、同時(shí)系數(shù)、計(jì)算誤差的影響，就會(huì)導(dǎo)致變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)形成一定的差電流，導(dǎo)致比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確造成誤動(dòng)作。對(duì)于微機(jī)保護(hù)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)電流相角的轉(zhuǎn)移由軟件來(lái)完成，不管高壓側(cè)是采用Y型接線還是采用△型接線，都能得到正確的差動(dòng)電流，和傳統(tǒng)的常規(guī)繼電保護(hù)比較，實(shí)際運(yùn)用更方便、靈活，但也是由于這種靈活性、方便性，往往導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。對(duì)于變壓器差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，如果二次電流互感器（TA)接線方式整定值選擇不正確，就不能實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)相角的轉(zhuǎn)移，高低壓側(cè)差電流在正常運(yùn)行情況下就不能平衡，從而造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

  2.1.2 接線錯(cuò)誤造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作 電流互感器（TA)極性接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。對(duì)于微機(jī)保護(hù)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)電流的計(jì)算由軟件來(lái)完成，不管是采用加的算法還是采用減的算法都能得到差動(dòng)電流。從電磁感應(yīng)知道，電流互感器（TA)有極性，也就是同名端，變壓器差動(dòng)回路電流互感器（TA)的同名端指向母線側(cè)還是指向變壓器，將對(duì)差動(dòng)電流的計(jì)算結(jié)果正確與否有直接影響。相序接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。

電力系統(tǒng)正常的相序?yàn)檎颍簿褪且訟相為基準(zhǔn)，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果變壓器任意一側(cè)的電流互感器（TA)出現(xiàn)相序接錯(cuò)的情況，就會(huì)形成差電流，導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器（TA)中性線沒(méi)有按照一點(diǎn)接地原則接線導(dǎo)致誤動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)的二次電流回路接地時(shí)，包括各側(cè)電流互感器（TA)的二次電流回路，必須通過(guò)一點(diǎn)可靠接于接地網(wǎng)。因?yàn)橐粋€(gè)發(fā)電廠和變電站的接地網(wǎng)各點(diǎn)并非絕對(duì)等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差，當(dāng)發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，有較大的電流流入接地網(wǎng)，各點(diǎn)之間將會(huì)產(chǎn)生較大的電位差。

如果差動(dòng)保護(hù)的二次電流回路在接地網(wǎng)的不同點(diǎn)接地，接地網(wǎng)中的不同接地點(diǎn)間的電位差，產(chǎn)生的電流將會(huì)流入保護(hù)二次回路，這一電流將可能增加差動(dòng)回路中的不平衡電流，使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象導(dǎo)致誤動(dòng)作。對(duì)采用兩套獨(dú)立運(yùn)行的雙直流系統(tǒng)的變電站，當(dāng)高低壓側(cè)斷路器操作回路存在寄生現(xiàn)象，亦即兩套直流系統(tǒng)之間存在寄生回路時(shí)，容易造成保護(hù)誤動(dòng)。

    2.2 發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析 發(fā)電廠和變電站變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的也不少見(jiàn)，但對(duì)于一個(gè)發(fā)電廠和變電站來(lái)說(shuō)，這種誤動(dòng)作情況不是經(jīng)常性的出現(xiàn)，而是要滿足一定的條件，甚至正常運(yùn)行是很長(zhǎng)時(shí)間以后才會(huì)出現(xiàn)，現(xiàn)就根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾個(gè)方面原因：P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器（TA)的飽和實(shí)際就是鐵芯中的磁通達(dá)到飽和，電流互感器（TA)分為P和TP兩大類。P類電流互感器（TA)要求在穩(wěn)態(tài)情況下不飽和，而TP類電流互感器（TA)則要求在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的情況下都不飽和。當(dāng)采用P類電流互感器（TA)時(shí)，當(dāng)外部存在故障，外部故障切除瞬間，外部存在間歇性的短路情況等，均容易導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。從國(guó)內(nèi)多起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的實(shí)例，也得到進(jìn)一步證明。變壓器低壓側(cè)真空斷路器絕緣性能不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

    2.3 設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析 電流互感器（TA)變比提供不準(zhǔn)確造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。更換電流互感器（TA)后，變壓器各側(cè)電流互感器（TA)不匹配，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。為使變壓器差動(dòng)回路選用的電流互感器（TA)，均是能躲過(guò)暫態(tài)飽和特性，然而在發(fā)電廠和變電站改造更換電流互感器（TA)的過(guò)程中，忽視了這一點(diǎn)，將電流互感器（TA)更換成P類或者同時(shí)將兩側(cè)電流互感器（TA)更換為P類的，這樣在外部故障存在時(shí)，當(dāng)滿足一定條件時(shí)，必然將導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

    3 防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的對(duì)策

    對(duì)于新建或設(shè)備更新改造的發(fā)電廠和變電站的那些原因造成的變壓器保護(hù)誤動(dòng)情況，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文件或者廠家說(shuō)明書(shū)執(zhí)行，每一個(gè)流程均需要嚴(yán)格把關(guān)。特別是變壓器初次投運(yùn)，一定要帶負(fù)荷查看差電流，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷情況再適當(dāng)調(diào)整定值。由于變壓器的勵(lì)磁涌流或和應(yīng)涌流造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的，可采用調(diào)整差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)門檻定值和調(diào)整差動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)系數(shù)定值。對(duì)于P類電流互感器（TA)的暫態(tài)飽和特性造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，可采用以下幾點(diǎn)改進(jìn)方法：采用D類、PR類帶氣隙的或者是TPY類的，或者是電流變換器等抗暫態(tài)飽和的電流互感器（TA)；提高微機(jī)繼電保護(hù)裝置抗飽和的能力，特別是抗暫態(tài)飽和的能力。