范子杰

華電渠東發(fā)電有限公司

220kV變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置及誤動(dòng)原因分析

范子杰

華電渠東發(fā)電有限公司

近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，人民生活水平不斷的提高，各種家用電器設(shè)備越來(lái)越普及，而這也對(duì)電力系統(tǒng)提出了更高的要求。為了保證人們的正常用電，應(yīng)當(dāng)確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最大程度上降低電力系統(tǒng)故障發(fā)生的概率。在電力系統(tǒng)中220kV變壓器已經(jīng)開(kāi)始成為一種比較主流的變壓器，在運(yùn)行過(guò)程中變壓器的差動(dòng)保護(hù)裝置為變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行提供了一定的保障，但是在一定的情況下差動(dòng)裝置會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。本文詳細(xì)的分析了220kV變壓器的差動(dòng)保護(hù)配置，并分析了220kV變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)作的原因，以期促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

220kV變壓器；差動(dòng)；保護(hù)裝置；誤動(dòng)；原因分析

變壓器是當(dāng)前電力供應(yīng)企業(yè)中輸變電設(shè)備重要組成部分之一。因此，電力變壓器的工作狀況將對(duì)電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。一旦出現(xiàn)電力變壓器故障，會(huì)嚴(yán)重影響居民的正常生活和企業(yè)的正常生產(chǎn)。而變壓器會(huì)因?yàn)楦鞣N原因造成主變跳閘，造成變電線路停電。因此當(dāng)前十分有必要研究分析220kV主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作故障。

1 變壓器主保護(hù)(差動(dòng)保護(hù))原理介紹

1.1 穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)

1.1.1 穩(wěn)態(tài)低值比率差動(dòng)

區(qū)內(nèi)故障與區(qū)外故障

當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)內(nèi)故障的時(shí)候，變壓器每一側(cè)的短路電流都是從母線流入變壓器，與參考方向一致，定義為正值，所以差動(dòng)電流將遠(yuǎn)大于0值，容易滿足差動(dòng)動(dòng)作條件，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)外故障的時(shí)候，例如在低壓母線上發(fā)生故障，高﹑中壓側(cè)的短路電流從母線流入變壓器，定義為正值。而低壓側(cè)電流則是從變壓器流出到母線，與參考方向相反，定義為負(fù)值。而高﹑中壓側(cè)的電流大小和低壓側(cè)的電流大小剛好相等(不考慮變比﹑角度等造成的差流)，所以電流向量和等于0，因此差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。

1.1.2 穩(wěn)態(tài)高值比率差動(dòng)

考慮到區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障同時(shí)TA飽和，低值差動(dòng)可能會(huì)受到閉鎖，所以TA飽和的判據(jù)不會(huì)參與到高值比率差動(dòng)的判定中。

1.2 工頻變化量比率差動(dòng)

匝間短路是電力變壓器主要的內(nèi)部故障形式之一，變電裝置利用工頻變化量差動(dòng)保護(hù)可以很好地反映并隔離此種故障，從而提高保護(hù)的可靠性和靈敏度。裝置利用變壓器各側(cè)電流中的工頻變化量與差動(dòng)電流中的工頻變化量，實(shí)現(xiàn)工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)。

1.3 差動(dòng)速斷保護(hù)

當(dāng)變壓器區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，有時(shí)候會(huì)因?yàn)楣收想娏鬟^(guò)大而使得電流互感器飽和，導(dǎo)致電流互感器的二次電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，從而使得二次電流含有大量的諧波分量，這就有可能被勵(lì)磁涌流的判別元件閉鎖，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)延遲動(dòng)作甚至拒動(dòng)，加重了故障對(duì)變壓器的損壞。只要差流的有效值超過(guò)預(yù)設(shè)定值，不論差動(dòng)電流的波形是否畸變﹑是否含有諧波分量，立刻跳開(kāi)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)，把變壓器從電網(wǎng)中切除。差動(dòng)速斷的動(dòng)作依據(jù)就是當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作跳開(kāi)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)。一般差動(dòng)速斷整定值整定為5至10倍額定電流。

2 220kV側(cè)無(wú)配電裝置時(shí)的差動(dòng)保護(hù)配置

2.1 通過(guò)上級(jí)220kV斷路器實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能

220kV線路作為主變壓器高壓側(cè)的一部分整體納入變壓器差動(dòng)保護(hù)的范圍內(nèi)，從而不必配置單獨(dú)的線路保護(hù)裝置。由于主變壓器高壓側(cè)沒(méi)有配電裝置， 主變壓器保護(hù)高壓側(cè)電流取自變壓器高壓側(cè)套管電流互感器二次側(cè)，高壓側(cè)跳閘接點(diǎn)通過(guò)二次控制電纜接至上級(jí)220kV斷路器跳閘出口回路。

該方式適用于主變壓器距離上級(jí)220kV配電裝置不遠(yuǎn)(不超過(guò)500m)的場(chǎng)合，距離太遠(yuǎn)將增加電流回路及跳閘出口回路二次控制電纜的長(zhǎng)度。隨著電流回路二次控制電纜的線路長(zhǎng)度增加，控制電纜的阻抗將影響主變壓器正常運(yùn)行差動(dòng)保護(hù)裝置高﹑低壓側(cè)的電流平衡，在主變壓器保護(hù)裝置整定時(shí)需要以提高差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)門(mén)檻為代價(jià)來(lái)躲開(kāi)兩側(cè)因?yàn)槎位芈冯娎|阻抗不同產(chǎn)生的不平衡電流，而提高起動(dòng)門(mén)檻又將降低差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作靈敏度，從而降低了保護(hù)裝置的可靠性。實(shí)際工程中該方式的線路變壓器差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用很少。

2.2 通過(guò)線路保護(hù)裝置的遠(yuǎn)跳功能實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能

該方式下繼電保護(hù)配置主變壓器仍然配置常規(guī)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，220kV線路保護(hù)則選擇具備遠(yuǎn)跳功能的光纖通道電流差動(dòng)保護(hù)裝置，并與對(duì)側(cè)線路保護(hù)裝置選擇同型號(hào)同規(guī)格產(chǎn)品。線路變壓器組220kV側(cè)線路保護(hù)和變壓器保護(hù)的電流均取自主變壓器高壓側(cè)套管電流。當(dāng)線路部分發(fā)生故障，線路兩側(cè)差動(dòng)電流超過(guò)整定值時(shí)，本側(cè)線路保護(hù)裝置與對(duì)側(cè)線路保護(hù)配合，由對(duì)側(cè)線路保護(hù)裝置起動(dòng)實(shí)現(xiàn)上級(jí)220kV斷路器的分閘功能。

當(dāng)主變壓器發(fā)生故障時(shí)，變壓器高低壓側(cè)差動(dòng)電流大于整定值時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)裝置起動(dòng)跳閘，其跳閘接點(diǎn)接入到本側(cè)線路保護(hù)裝置的“遠(yuǎn)跳”開(kāi)關(guān)量輸入回路，通過(guò)線路保護(hù)的遠(yuǎn)方跳閘功能起動(dòng)對(duì)側(cè)線路保護(hù)裝置發(fā)出跳閘信號(hào)， 從而實(shí)現(xiàn)上級(jí)220kV斷路器跳閘功能。

該種方式下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)220kV線路和主變壓器的分別保護(hù)，可以區(qū)分線路故障和變壓器故障，也不影響線路保護(hù)的重合閘功能，且線路變壓器組的跳閘信號(hào)是通過(guò)光纖而非二次控制電纜傳輸?shù)缴霞?jí)變電站，不受線路長(zhǎng)度的限制，大大提高了傳輸?shù)目煽啃?，在線路變壓器組的工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。

2.3 線路變壓器組光纖大差保護(hù)

該方式下線路變壓器組采用包含線路和主變壓器大差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)范圍為上級(jí)220kV斷路器至主變壓器低壓側(cè)。光纖差動(dòng)保護(hù)電流信號(hào)取自上級(jí)變電站220kV側(cè)電流互感器和主變壓器低壓側(cè)電流互感器，線路變壓器組故障時(shí)跳上級(jí)220kV斷路器和主變低壓側(cè)斷路器。

該方式只配置一套保護(hù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)線路和主變壓器的保護(hù)功能，保護(hù)配置簡(jiǎn)潔﹑靈敏性高，缺點(diǎn)是不能區(qū)分線路故障和主變壓器故障，線路故障時(shí)不能起動(dòng)線路重合閘。實(shí)際工程中應(yīng)用不多。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中變壓器是確保系統(tǒng)運(yùn)行電壓調(diào)控的重要設(shè)備， 而差動(dòng)保護(hù)裝置是確保變壓器能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保護(hù)裝置，因此一定要確保差動(dòng)保護(hù)裝置的質(zhì)量，確保發(fā)生問(wèn)題時(shí)其能夠在第一時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù)。

[1] 喬成銀,陳波.RCS-915AB母差后備保護(hù)誤動(dòng)作原因分析及防范措施[J].電子設(shè)計(jì)工程,2013,(8):51-52+57.

[2] 曾慶匯,劉娟,何偉.一起220kV母差后備保護(hù)誤動(dòng)的原因分析及改進(jìn)措施[J].江西電力,2013,(2):58-61.