变压器差动保护误动原因分析及防范措施_1

・　８　・　科技论坛　

变压器差动保护误动作原因分析　

李国全　

（唐山开滦热电有限责任公司，河北唐山０６３１０３）　

摘要：介绍了唐山开滦热电有限责任公司林电分公司厂高备变纵联差动保护误动作情况，有针对性的对保护系统检查，对检查结　

果进行分析并提出了改进措施。　

关键词：变压器；纵联差动；电流互感器　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｔａｎｇｓｈａｎ　ｌｉｍｉ￣ｄ　ｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｉｎ　ｋａｉｌｕａｎ　ｈｅａｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｂｒａｎｃｈ　ｈｉｇｈ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｌｅａｇｕｅ　ｃｈａｎｇｅ，　

ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｉｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔａｒｇｅｔｅｄ　ｃｈｅｃｋｓ　ｏｎ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｓｏｍｅ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｌｅａｇｕｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ；ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　

唐山开滦热电有限责任公司林电分公司（以下简称林电）具有　

３×２５ＭＷ汽轮发电机组和４×１３０ｔ／ｈ锅炉，供热期四炉三机运行，　其蒸气、给水系统采用母管制，厂用电系统由四段６ｋＶ单母线系统　

组成，正常时为三台机组分别为各自辅助设备提供电源。厂用高压　

备用变压器（以下简称厂高备变）是发电厂厂用电系统最关键的主　

设备之一，接线组别为Ｙ／Ａ—Ｉ１，它承担着为停运机组的厂用辅助　设备提供电能的作用，保障在需要情况下，任一辅助设备正常启动。　

因此，厂高备变的正常运行是对厂用电系统安全、可靠运行的重要　

保障。但在供热期机组小修期间，林电的厂高备变因锅炉一台引风　

机电缆两相短路，厂高备变纵联差动保护越级动作，造成两台运行　

炉非计划停炉的事故。　

从发生的故障和影响看，虽然非计划停运时间较短，但已经严　重威胁了整个电厂在机组检修期间的安全运行。因此，尽快查处问　

科１技ｌ论１坛　科　变压器差动保护误动分析及对策　杜鹏飞　（黑龙江省火电第一工程公司，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：文章对微机型变压器差动保护动作的原因，从事件的形成以及保护的原理给予了详细地分析。对新建的、运行的或设备更新改造的发　电厂和变电站的变压器差动保护误动提出了对策。　关键词：差动保护；误动；动作特性；电流互感器　引言　以总结以下，１ｌ力面　电力变压器是电力系统中最关键的主设备之　一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电　力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安　全、可靠、优质、经济运行的重要保证。作为主设备　主保护的微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，　虽然经过不断的改进，但是还存在—些误动作的情　况．这将造成变压器的非正常停运，影响电力系统　的发供电，甚至是造成系统振荡，对电力系统发供　。因此列期建豉闺名　改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动原　因进行分析，并提出了防止变压器差动误动的对　策。　１变压器差动保护　变压器差动保护—般包括：差动速断保护、比　率差动保护、二次伍　嘲｝波制动的比率差动保护，　不管哪种保护功能的差动保护，其差动电流都是通　过变压器各侧电流的向量和得到，在变压器正常运　行或者保护区外部故障时，该差动电流近似为零，　当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双　绕组变压器为例进行说明。　ｌ－ｌ比率差动保护的动作特性。当变压器轻微　故障时，例如匝间短路的圈数很少时，不带制动量，　使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度。而　在较严重的区外故障时，有较大的制动量，提高保　护的可靠性。　流还是励磁　涌流。因为变压器空载投运时会产生比较大的励磁　涌流，并伴随有二次谐波分量，为了使变压器不误　动，采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量，是　否达到设定值来确定是变压器故障还是变压器空　载投运，从而决定比率差动保护是否动作。二次谐　波制动比—镌｝诹０．１２—０．１８。对于有些大型的变压　器，为了增加保护的可靠性，也有采用五次谐波的　制动原理。　１２差动速断保护的作用。差动速断保护是在　较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断　路器，切除故障点。差　器的励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起　的不平衡电流，两者中的较大者。定值—般取（４—　１４）Ｉ￣　２变压器差动保护误动作原因分析　根据变压器差动保护误动作可能性的大小，　大致分为新建发电厂和变电站、运行中发电厂和变　电站、设备更新改造的发电厂和变电站三个方面进　行说明，这种分类方法并不是绝对相互区别，只是　为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。　２Ｊ新建发电厂和变电站变压器差动保护误　动作原因分析。新建变电站的变压器差动保护误动　作，在变压器差动保护误动作中占了较大的比例，　但这种情况的误动作，一般大多在变压器投运带负　荷试运行的７２小时就会被发现。根据现场经验，可　Ｚ１．１整定值不△理造成变压器差动保护误动　作。差动速断定值和二次谐波制动的比率差动定值　选择不正确造成误动作。差动速断是在较严重的区　内故障情况下。快速跳开变压器各侧的断路器，切　除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁　涌流和最大运行方式下，穿越性故障引起的不平衡　电流，两者中的较大者。定值—般取（４—１　ｅ。对于　保护定值的计算部门，特别是非电力系统的定值计　算部门，往往根据运行经验，将差动速断定值取为　（５—６）ｉｅ。这样　器出现误跳。特别是励磁涌流对保护的影响，广东　某发电厂在变压器保护设备更新改造后由于空合　变压器产生的励磁应涌流曾出现过以上误跳现象。　比率差动是当变压器内部出现轻微故障时，保护不　带制动量动作跳开各侧的断路器，使保护在变压器　轻微故障时具有较高的灵敏度；而在区外故障时，　通过—定的比率进行制动，提高保护的可靠性；同　产生的二次谐波量来区　实现保护制动。—般　差动电流和制动电流都在额定情况下计算得到，但　现场变压器却在—般运行方式下，由于电流互感器　变比、同时系数、计算误差的影响，就会导致变压器　实际运行时形成一定的差电流，导致比率差动保护　误动作。二次电流互感器（Ｔ删　完扔＝Ｉ：整定值选择　不正确造成误动作。对于微机保护来说，实现高、低　压侧电流相角的转移由软件来完成，不管高压侧是　采用Ｙ型接线还是采用△型接线，都｛ｉ乜彳导到正确　的差动电流，和传统的常规继电保护比较，实际运　用更方便、灵活，但也是由于这种灵活性、方便性，　往往导致现场的差动保护误动作。对于变压器差动　保护来说，如果二次电流互感器（Ｔ　接线方斌ｌ鼗　值选择不正确，就不能实现高压侧相角的转移。　２．１．２接线错误造成，变压器差动保护误动作。电流　互感器（Ｔ　搬性接反导致误动作。对于微机保护来　说，实现差动电流的计算由软件来完成，不管是采　动电流。　从电磁感应知道，电流互感器（ＴＡ洧极性，也就是　同名端，变压器差动回路电流互感器（ＴＡ）的同名端　指向母线便胚是指向变压器．将对差动电流的计算　结果正确与否有直崩　向。相序接反导致误动作。　电力系统正常的相序为正序，也就是以Ａ相为基　准，Ｂ相比Ａ相超前１２０￣，Ｃ相比Ａ相滞后　１２０￣。如果变压器任意—侧的电流互感器（ＴＡ）出　现相序接错的情况，就会形成差电流，导致变压器　差动保护误动作。电流互感器（ＴＡ】中陛线没有按照　＿点接地原则接线导致误动作。差动保护的二次电　流回路接地时，包括各侧电流互感器（ＴＡ）的二次电　流回路，必须通过一点可靠接于接地网。因为—个　发电厂和变电站的接地网　并非绝对等电位，在　不同点之间有一定的电位差，当发生区外短路故障　时，有较大的电流流人接地网，各点之间将会产生　较大的电位差。如果差动保护的二次电流回路在接　地网的不同点接地，接地网中的不同接地点间的电　位差，产生的电流将会流＾保护二次回路，这一电　流将可能嘞Ⅱ差动回路中的不平衡电流，使差动保　护误动作。高ｆ氐压侧断路器操作回路存在寄生现象　导致误动作。对采用两套独立运行的双直流系统的　变电站，当高低压侧断路器操作回路存在寄生现　象，亦即两套直流系统之间存在寄生回路时，容易　造成保护误动。　２－２发电厂和变电站变压器运行中差动保护　误动作原因分析。发电厂和变电站变压器运行中出　现差动保护误动作的也不少见，但对于—个发电厂　和变电站来说，这种误动作情况不是经常性的出　现，而是要满足一定的条件，甚至正常运行是很长　时间以后才会出现，现就根据现场经验，总结以下　ｎ个方面原因：Ｐ类电流互感器（ＴＡ）的暂态饱和特　性导致差动保护误动作。电流互感器（１ＩＡ】的饱和实　际就是铁芯中的磁通达到饱和，电流互感器（ＴＡ）．Ｊ￣／－　为Ｐ和　ｒＰ两大类。Ｐ类电流互感器（ＴＡ１要求在稳　态情况下不饱和，而ＴＰ类电流互感器（１ｌＡ）则要求　在稳态和暂态的情况下都不饱和。当采用Ｐ类电流　互感器（ＴＡ州‘，当外部存在故障，外部故障切除瞬　间，外部存在间歇性的短路情况等，均容易导致变　压器差动保护误动作。从国内多起变压器差动保护　误动作的实例，也得到　步证明。变压器低压侧　真空断路器绝缘性能不良时，会导致差动保护误动　作。　２－３设备更新改造的发电厂和变电站变压器　差动保护误动作原因分析。电流互感器（ＴＡｙ：￣　供不准确造成差动保护误动作。更换电流互感器　（ＴＡ）后，变压器各侧电流互感器（ＴＡ）不匹配，造成　差动保护误动作。为使变压器差动回路选用的电流　互感器（ＴＡ】，均是能躲过暂态饱和特性，然而在发　电厂和变电站改造更换电流互感器（ＴＡ）的过程中，　忽视了这一点，将电流互感器（Ｔ　重　成Ｐ类或者　同时将两侧电流互感器（Ｔ』　嗷为Ｐ类的，这样在　外部故障存在时，当满足一定条件时，必然将导致　变压器差动保护误动作。　３防止变压器差动保护误动作的对策　对于新建或设备更新改造的发电厂和变电站　的那些原因造成的变压器保护误动情况，应严格按　照国家相关标准、文件或者厂家说明书执行，每一　个流程均需要严格把关。特别是变压器初次投运，　～定要带负荷查看差电流，根据现场负荷情况再适　当调整定值。由于变压器的励磁涌流或和应涌流造　成变压器差动保护误动作的，可采用调整差动保护　启动门槛定值和调整差动保护二次谐波制动系数　定值。对于Ｐ类电流　圣嚣（ＴＡ）ｆｌ￣暂态饱和特性造　成变压器差动保护误动作，可采用以下几点改进方　法：采用Ｄ类、ＰＲ类带气隙的或者是ＴＩ，Ｙ类的，或　者是电流变换器等抗暂态饱和的电流互感器（Ｔ　；　提高微机继电保护装置抗饱和　（下转２６１页）　一

Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ　ｙｕ　ｚｉｄｏｎｇｈｕａ　王三　羹　变压器纵差保护误动原因的分析　邓萍　（乌鲁木齐环鹏有限公司，新疆鸟鲁木齐８３００１５）　摘要：早期设计和投产的小型火电』保护装置多采用电磁式继电器，目前仍有不少电磁式保护装置在运行使用中。主要介绍了后峡电厂　变压器所采用的电磁式差动保护装置在运行中出现的几种误动故障情况，对故障原因进行了初步的分析，提出了相关建议和防范措施，藉以提　高保护装置的选择性、速动性、灵敏性、可靠性。　关键词：差动保护；误动；不平衡电流；励磁涌流　电力系统早期设计和投产使用的主设备保护装置多采用电磁　式继电器，我厂一期工程２×２５　Ｍｗ机组南新疆电力设计院设计、　新疆电建公司安装施工，于１９９８年投入运行使用。整个工程由２　台发电机和２台主变组成发变组单元形式，启动电源则由我厂老　厂通过联络线和启动变压器提供。在机组投运初期和历次的炉机　大修巾，经常会对发电机和变压器保护装置进行校验，恢复设备接　线工作，这期间发生过保护误动的事件。日常运行工作中，由于我　厂为自备电厂，孤网运行，运行工况复杂，出现各种设备保护动作　的机率较高。差动保护是变压器主保护，所以了解差动保护构成、　工作原理、故障动作原因及误动原因，对保障正常运行生产和维护　工作有很大帮助。　为例，主要工作原理为：双绕组变压器在其两侧装设电流互感器，　当两侧电流互感器的同极性在同一方向时，则将其不同极性的二　次端子相连接（若同极性端子均置于靠近母线的一侧，则二次侧为　同极相连），差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子　上…Ｉ。　在正常运行或外部故障时，两侧的二次电流大小相等，方向相　反，继电器中电流等于零，因此差动保护不动作；当内部短路时，流　过电流互感器的电流方向改变，此时，继电器中流过与故障点短路　电流成比例的电流，当此电流大于继电器的起动电流时，继电器就　动作。然而，由于变压器实际运行中引起的种种不平衡电流，使得　差动继电器的动作电流增大，从而降低了保护的灵敏度和可靠性。　１　变压器纵联差动保护的构成及工作原理　２　变压器纵联差动保护采用环流式差动接线，以双绕组变压器　纵联差动保护误动作的原因　不平衡电流是造成纵联差动保护误动作的主要原因，有稳态　供电运行，连续运行２４　ｈ，ＵＰＳ由直流电源供电运行正常，说明只　要直流电源电压稳定，ＵＰＳ由直流电源供电能保证ＵＰＳ系统稳定　运行。　（３）＃６机检修期间，将ＵＰＳ由主电源切至直流电源供电运行，　维持２２０Ｖ直流系统蓄电池运行，将２２０Ｖ直流充电装置停运，用　万用表测量２２０　Ｖ直流母线电压，开启直流油泵，约１　ｍｉｎ时间，　电压降至２０９　Ｖ时，ＵＰＳ装置发出“逆变器故障”信号，装置自动切　至旁路供电，说明ＵＰＳ逆变器直流门坎整定电压为２０９　Ｖ。重复试　验３次，得到的试验结果均相同。查阅ＵＰＳ装置逆变器直流门坎　整定电压为１７６　Ｖ（８Ｏ％ｕｅ），说明ＵＰＳ装置经过４年多时间的运　行后，因ＵＰＳ装置逆变器升压板上的电阻阻值发生漂移现象，导　致ＵＰＳ装置逆变器直流门坎整定电压实际已上升为２０９　Ｖ。　（４）＃６机检修期间，联系厂家人员对ＵＰＳ装置逆变器直流门　坎整定电压进行调整。重复上述第（３）点的试验，经厂家人员对　ＵＰＳ装置逆变器升压板上的电阻阻值进行在线反复调整，当直流　电压降至１７６Ｖ时，ＵＰＳ装置发出“逆变器故障”信号，装置自动切　至旁路供电。多次试验均正常，ＵＰＳ装置逆变器直流门坎整定电压　重新整定为１７６　Ｖ（８０％Ｕｅ）。　４预防措施　（１）为保证ＵＰＳ装置可靠运行，设备检修或试验运行方式在　安排时，尽可能避免将ＵＰＳ装置主电源、直流系统的充电装置电　源、旁路电源同时停运，并根据此原则修改了３８０　Ｖ工作Ａ、Ｂ段　及保安Ａ、Ｂ段失电联启柴油发电机试验方案。　（２）因ＵＰＳ装置逆变器升压板上的电阻阻值会发生漂移现　象，ＵＰＳ装置每次检修时，应检查ＵＰＳ板什接触是否良好，屏幕上　参数是否发生漂移，重点对ＵＰＳ装置逆变器直流门坎整定电压进　行试验，如定值超过１７６　Ｖ（８０％Ｕｅ），应及时调整ＵＰＳ装置逆变器　升压板上的电阻阻值，将ＵＰＳ装置逆变器直流门坎整定电压重新　整定为１７６　Ｖ（８０％ｕｅ），保证ＵＰＳ装置的可靠运行。　（３）ＬＩＰＳ装置由直流电源供电时，应注意直流母线负荷变化情　况，非事故情况下，禁止启动直流动力负荷，以免造成充电机过载　或直流母线电压波动而引起ｕＰＳ系统断电事故。　（４）因４００Ｖ保安Ａ、Ｂ段母线电源分别取自４００Ｖ工作Ａ、Ｂ　段母线，建议ＵＰＳ主电源与旁路电源应从工作Ａ、Ｂ段母线与保　安Ａ、Ｂ段母线交叉取电源，如主电源取自工作Ａ段母线，则旁路　电源应取自保安Ｂ段母线，防止４００Ｖ工作Ａ段或Ｂ段母线失　电，导致ＵＰＳ主电源与旁路电源同时失电。　５结语　ＢＯＲＲＩ　Ｅ２００１型ＵＰＳ装置逆变器升压板上的电阻阻值长期　运行后会发生漂移现象，造成ｕＰＳ装置逆变器直流门坎整定电压　上升，当ＵＰＳ装置主电源失电，２２０　Ｖ直流电源电压发生波动时，　可能导致ＵＰＳ装置逆变器故障，如ＵＰＳ装置电源系统运行方式不　合理（旁路电源停电），将造成ＵＰＳ装置输出电压为零，ＵＰＳ供电　的重要负荷将失电，导致ＤＣＳ系统失电，严重威胁发电机组的安　全运行。建议运行单位充分重视ＵＰＳ装置电源运行方式，同时利　用ＵＰＳ装置检修机会，对ＵＰＳ装置逆变器具直流门坎整定电压进　行校验，发现电压不符合整定要求时，应联系生产厂家维修人员进　行重新调整整定，确保ＵＰＳ装置安全、可靠运行。　［参考文献］　［１］上海市电器技术研究所．ＢＯＲＲＩ　Ｅ－２００１　ＵＰＳ操作手册　收稿日期：２０１ｌ一０２—２８　作者简介：史松梅（１９６８一），男，江苏苏州人，工程师，长期从事发　电厂电气运行管理工作。　机电信息２０１１年第９期总第２９１期

变压器差动保护误动作产生原因及对策分析　口徐良俊　（南平电业局　福建・南平３５３０００）　摘要：在整个电力系统中，电力变压器是一个重要的组成元件，其故障将对电力系统供电可靠性、稳定性、安全　性及系统的正常运行带来众多的严重影响。所以对电力变压器的继电保护是一个必不可缺的过程，差动保护又　是其中的一个重要内容。文章仅对电力变压器差动保护误动作进行阐述，从不平衡电流、励磁涌流、ＣＴ因素三　方面分析了误动作产生的原因，并通过相关实例分别提出解决误动作产生的措施。　关键词：差动保护　不平衡电流励磁涌流ＣＴ　中图分类号：ＴＭ１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—３９７３（２０１０）０ｌ一０２５—０３　ｌ差动保护工作原理　变压器的差动保护原理接线如图ｌ所示。从中可以看出，在　变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器ＫＡ　（或差动继电器ＫＤ）并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器　．Ｊ　两侧电流互感器的二次绕组电流之差，即　＝ｌ，　一　＝，　Ｌ　Ｉ　Ｉ　为变压器一、二次侧的不平衡电流。　

图１变压器差动保护原理接线图　当变压器正常运行或差动保护的保护区外短路时，流人　差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动　作。在保护区内短路时，对单端电源供电的变压器，：＝０，　，　＝　，远大于继电器的动作电流，继电器ＫＡ瞬时动作，通　过中间继电器ＫＭ，使变压器两侧断路器跳闸，切除故障。　变压器差动保护的保护范围是变压器两侧电流互感器安装　地点之间的区域。它可以保护变压器内部及两侧绝缘套管　和引出线上的相间短路，保护反应灵敏，动作无限时。　２差动保护误动作产生原因及控制措施　通过笔者的分析和总结，差动保护误动作产生的原因可　以概括为不平衡电流、励磁涌流、ＣＴ因素这三方面的内容。　２．１不平衡电流产生原因及控制措施　（１）变压器连接组引起的不平衡电流。总降压变电所的变　压器通常是Ｙｄ１ｌ连接组，变压器两侧线电流之间就有３Ｏ。的相　位差。因此，即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等，　保护的差动回路中仍会出现由相位差引起的不平衡电流。为了　消除这一不平衡电流，必须消除上述相位差。为此，将变压器星　形接线侧的电流互感器接成三角形接线，变压器三角形接线侧　的电流互感器接成星形接线，这样变压器两侧电流互感器的二　次侧电流相位相同，消除了由变压器连接组引起的不平衡电流。　（２）电流互感器变比引起的不平衡电流。为了使变压器两　侧电流互感器的二次侧电流相等，需要选择合适的电流互感　器的变比，但电流互感器的变比是按标准分成若干等级，而实　际需要的变比与产品的标准变比往往不同，不可能使差动保　护两侧的电流相等，从而产生不平衡电流。可利用差动继电　器中的平衡线圈或自耦电流互感器消除由电流互感器变比引　起的不平衡电流。　（３）变压器励磁涌流引起的不平衡电流。在变压器空载投　入或外部故障切除后电压恢复的过程中，由于变压器铁心中的　磁通不能突变，在变压器一次绕组中产生很大的励磁涌流，涌流　中含有数值很大的非周期分量，涌流可达变压器额定电流的８　～ｌ０倍，励磁涌流不反映Ｎ－－次绕组，因此，在差动回路中产生　很大的不平衡电流通过差动继电器。可利用速饱和电流互感器　或差动继电器的速饱和铁心减小励磁涌流引起的不平衡电流。　对于上述几种不平衡电流现象，在比较稳定的状态下，可　以通过以下两种方法进行控制和预防：一是通过装设自耦变　流器进行电流补偿，自耦变流器一般装置在电流互感器一侧，　而对于三绕组变压器则应该装设在两侧。二是利用中间变流　器（ＢＨＬ）的平衡绕组进行电流补偿。因为大量的非周期性分　量可能在电流互感器暂态不平衡电流中出现，而使得电流完　全偏离时间轴的一侧，根据这一特点，可在差动回路中装设具　有速饱和特性的中间变流器，从而减小了暂态不平衡电流，这　样做的目的是使暂态不平衡电流不反映到继电器回路中去，　避免误动作的产生。　２．２励磁涌流引起差动保护误动作原因及控制措施　励磁涌流必然给差动保护的正常工作带来不利的影响。　因为对于差动回路而言，由于变压器的励磁电流只流入变压　——斟协论坛