对变压器微机差动保护误动原因的分析探讨

摘要:微机比率制动式差动保护作为变压器的主保护,它因有灵敏度高,选择性强,接线简单的优点而得到广泛应用。但是,由于运行经验不足、接线错误、设计错误等原因,使实际运行中常出现投入运行又误动的现象,严重影响到了变电站安全运行。本文对微机变压器差动保护装置投入运行后误动原因进行了分析,并提出改进措施。

关键词:励磁涌流 不平衡电流 接线错误 TA误差 设计缺陷 1 问题的提出

微机比率制动式差动保护作为变压器的主保护,能反映变压器内部相间短路故障,高压侧单相接地短路及匝间层间短路等故障。它较常规保护具有灵敏度高,选择性强,接线简单等优点,因此得到广泛应用。但是,由于种种原因使差动保护投入运行后又误动,严重影响了变电站安全运行。

2 差动保护误动原因的分析及措施 2.1 励磁涌流造成的误动

当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时,因铁心饱和及存在剩磁会出现很大的励磁电流即励磁涌流,其特点是含有很大成分的非周期分量、含有大量的高次谐波分量且以二次谐波为主、波形之间有间断,对于三相交流变压器,由于三相之间相差120°,所以任何瞬

间合闸至少有两相出现不同的励磁涌流,容易在合闸瞬间引起变压器差动保护误动,而在稳态运行及差动范围外发生故障时则影响不大。变压器微机差动保护中常用的涌流闭锁方法有二次谐波制动、间断角闭锁、波形对称原理等,基本能够有效解决励磁涌流造成的误动。

2.2 不平衡电流造成的误动

从理论上讲,变压器在正常运行和区外故障时,应该有Ij=I1”- I2”=0(Ij:二次计算电流;I1”、I2”为变压器高低压侧二次电流)。然而,由于变压器在结构和运行上的特点,实际运行中很多因素使Ij=Ibp≠0,(Ibp为不平衡电流),即当保护范围内无故障时也存在不平衡电流,这些不平衡电流有可能引起保护误动。

2.2.1 因各侧绕组的接线方式不同造成电流相位不同而产生不平衡电流

我国规定的五种变压器标准联结组中,35kV Y/D-11双绕组变压器常被使用。这种联结方式的变压器两侧电流相差30O,要使差动保护不误动就要设法调整CT二次回路的接线和变比以进行相位校正,使电源侧和负荷侧的CT二次电流相差180 O且大小相等,这样就能消除Y/D-11变压器接线对差动保护的影响。其它方式依此类推。

2.2.2 因CT计算变比与实际变比不同而产生不平衡电流 由于各侧的CT变比都是标准的,如:600/5、800/5、1000/5、1200/5

等,变压器的变比也是一定的,很难完全满足(nl2/nl1)-nb或nl2/nl1√3=nf的要求,即Ij≠0,产生Ibp,此时差动回路就有不平衡电流流过使保护可能误动。现在变压器微机保护通常采用差动平衡系数来平衡或减小这个差值,从微机保护装置内部计算弥补实际变比与理想值之差,使差动两臂电流差接近零,从而消除或尽量减小不平衡电流。

2.3 接线错误造成的误动

差动保护电流回路接线,要求变压器一侧TA为正极极性接线:TA一次和二次侧同极性两个线头排在同一面的接线;而变压器另一侧TA为负极极性接线; 把TA一次和二次不同极性的两个线头排在同一面的接线。

若把变压器两侧TA极性都接成正极极性接线。变压器在正常负荷和差动保护范围以外发生短路故障时,流进差动保护内A相、B相、C相的电流方向相同,差流为两侧TA电流叠加之和。当差电流值大于差动保护定值时,必然引起差动保护误动作,使变压器两侧开关跳闸。

将一侧极性修改为负极极性后,在变压器正常负荷和差保范围外发生短路故障时,流进差动保护的电流为两侧TA 的A相、B相、C相电流方向相反,差流为侧TA电流之差,差电流仅为不平衡电流,小于差动保护定值,所以差动保护不会发生误动作。只有当变压器内部和两侧TA范围以内发生短路故障时,差动保护才会有选择性动作,跳开变压器两侧开关。

2.4 TA误差造成的误动

用于差动保护的TA,应保证在变压器正常负荷和差动保护范围以外发生短路时,TA变比误差、角差符合要求,使流进保护的差电流近似为零。但实际上即使选用相同型号的TA,其特性曲线也总是存在某种程度的差异。这是由于钢导磁体特性不同及装配的情况不同所致。因此,使导磁体的磁阻改变,并使励磁电流改变,这就出现了TA的电流比误差和角差。选用不同型号不同容量的TA,在二次负载Z和磁饱和程度不同时,对TA误差影响更大。

差动保护应选用TA的准确等级为D级(具有较大的铁芯截面),同时对所选TA应作极性和伏安特性的变比试验,保证变比误差和角差在规定范围内,并按10%误差特性条件进行校验。

2.5 微机保护程序设计缺陷造成的误动

一般对于Y/D型双绕组变压器,微机差动保护设计程序中因为考虑高低压侧之间存在30o的相角差,高压侧参与差动计算电流一般为IA‘=IA-IB、IB‘=IB-Ic、Ic‘=Ic-IA,低压侧参与差动计算电流一般为Ia‘=Ia-Ib、Ib‘=Ib-Ic、Ic‘=Ic-Ia,而差动电流的计算公式则为Icda=IA‘+Ia‘、Icdb=IB‘+Ib‘、Icdc=Ic‘+Ic‘,这种计算方法可以有效地滤去由于接地、不完全相短路造成的零序电流;但对于Y/Y型双绕组变压器,由于高低压侧同相位,因此有些微机保护装置未考虑到以上因素,高压侧参与差动计算电流一般为IA‘、IB‘、Ic‘,低压侧参与差

动计算电流一般为Ia‘、Ib‘、Ic‘,而差动电流的计算公式则为Icda=IA‘+Ia‘、Icdb=IB‘+Ib‘、Icdc=Ic‘+Ic‘,这种计算方法只考虑到了各相正序分量,而忽视了零序分量,因此在实际运行中出现了中性点接地运行变压器在差动保护范围外故障引起变压器差动保护误动跳闸的事故,经过修改保护装置程序软件后隐患消除,变压器运行正常。

2.6 二次线安装质量引起的误动

二次线安装质量较差。差动保护电流回路二次线在电流端子、设备端子处接触不良,差动保护在投入运行前没有认真检查。差动保护投入运行后,差动电流突变大时,造成TA二次回路断线,闭锁功能退出时,造成差动保护误动。

3 结语

提高变压器保护的可靠性对电网的安全稳定运行有极其重要的作用,有效地采用各种方式方法,减少和杜绝变压器误动,同时结合当前微机保护的迅速成熟和应用,变压器保护的灵敏度和鉴别各种故障的能力必将大大提高,变压器保护的可靠性也必将大大提升。