對(duì)牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的思考

葛華偉　韓現(xiàn)榮　陳勇　馮紅巖

【摘 要】本文闡述了牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本內(nèi)容，分析了牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的原因，提出了防止?fàn)恳儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的途徑。

【關(guān)鍵詞】牽引變壓器；差動(dòng)保護(hù)；牽引供電系統(tǒng)

牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的主要設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換、電能分配和傳輸?shù)娜蝿?wù)。因此，牽引變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)牽引供電系統(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，這將造成牽引變壓器的非正常運(yùn)行，影響牽引供電系統(tǒng)的正常供電，同時(shí)對(duì)牽引供電系統(tǒng)供電的穩(wěn)定運(yùn)行是很不利的。因此，本文將對(duì)新建或進(jìn)行設(shè)備更新改造的牽引變電所的牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因進(jìn)行分析，并提出了防止?fàn)恳儔浩鞑顒?dòng)誤動(dòng)作的對(duì)策。

1 牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)

牽引變壓器差動(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)。具備保護(hù)功能的差動(dòng)保護(hù)，其差動(dòng)電流都是通過(guò)牽引變壓器各側(cè)電流的向量來(lái)得到，在牽引變壓器正常運(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。

2 牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

根據(jù)牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作可能性大小，大致分為新建牽引變電所、運(yùn)行中的牽引變電所、設(shè)備更新改造中的牽引變電所三個(gè)情況。

2.1 新建牽引變電所牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

新建牽引變電所的牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，在牽引變壓器差動(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，一般大多在牽引變壓器投運(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 整定值不合理造成牽引變壓器差動(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，快速跳開牽引變壓器各側(cè)的斷路器，切除故障點(diǎn)。差動(dòng)速斷的定值是按躲過(guò)牽引變壓器的勵(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，兩者中的較大值。對(duì)于保護(hù)定值的計(jì)算部門，特別是非牽引供電系統(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)速斷定值取值偏小。這樣，就會(huì)造成牽引變壓器在空載合閘時(shí)斷路器出現(xiàn)誤跳。

比率差動(dòng)是當(dāng)牽引變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障時(shí)，保護(hù)不帶制動(dòng)量動(dòng)作跳開各側(cè)的斷路器，使保護(hù)在牽引變壓器輕微故障時(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)利用牽引變壓器空載合閘時(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)牽引變壓器在一般運(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，會(huì)導(dǎo)致牽引變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)形成一定的差動(dòng)電流，導(dǎo)致比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

二次電流互感器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)于牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，如果二次電流互感器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)誤造成牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作

1）電流互感器極性接反導(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，電流互感器有極性，也就是同名端，牽引變壓器差動(dòng)回路電流互感器的同名端指向母線側(cè)還是指向牽引變壓器，將對(duì)差動(dòng)電流的計(jì)算結(jié)果正確與否有直接影響。

2）相序接反導(dǎo)致誤動(dòng)作。

牽引供電系統(tǒng)正常的相序?yàn)檎?，也就是以A相為基準(zhǔn)，B相比A相超前120°，C相比A相滯后120°。如果牽引變壓器任意一側(cè)的電流互感器出現(xiàn)相序接錯(cuò)的情況，就會(huì)形成差電流，導(dǎo)致牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

3）電流互感器中性線沒有按照一點(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)牽引變電所的接地網(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。

2.2 牽引變壓器運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

牽引變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的也不少見，但對(duì)于一個(gè)牽引變電所來(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。電流互感器的飽和實(shí)際就是鐵芯中的磁通達(dá)到飽和，電流互感器分為P和TP兩大類。P類電流互感器要求在穩(wěn)態(tài)情況下不飽和，而TP類電流互感器則要求在穩(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)致牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。牽引變壓器低壓側(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)備更新改造的牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析

電流互感器變比提供不準(zhǔn)確造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。更換電流互感器后，牽引變壓器各側(cè)電流互感器不匹配，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。為使?fàn)恳儔浩鞑顒?dòng)回路選用的電流互感器，均是能躲過(guò)暫態(tài)飽和特性，然而在牽引變電所改造更換電流互感器的過(guò)程中，忽視了這一點(diǎn)，將電流互感器更換成P類或者同時(shí)將兩側(cè)電流互感器更換為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)致牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

3 防止?fàn)恳儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的途徑

對(duì)于新建或設(shè)備更新改造的牽引變電所造成的牽引變壓器保護(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)明書執(zhí)行，每一個(gè)流程均需要嚴(yán)格把關(guān)。特別是牽引變壓器初次投運(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。由于牽引變壓器的勵(lì)磁涌流或和應(yīng)涌流造成牽引變壓器差動(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類電流互感器的暫態(tài)飽和特性造成牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，可采用抗暫態(tài)飽和的電流互感器；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。

4 結(jié)論（下轉(zhuǎn)第52頁(yè)）

（上接第51頁(yè)）按照檢驗(yàn)條例和有關(guān)規(guī)程規(guī)定，在安裝調(diào)試過(guò)程中，嚴(yán)把整組試驗(yàn)關(guān)，積極采取相應(yīng)措施，可以提高牽引變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性，減少牽引變壓器在運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]李自量，陳薇.牽引變電所[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1984.

[責(zé)任編輯：丁艷]