淺談變壓器差動保護

張燕

摘 要：本文對變壓器差動保護的原理，特點，運行中的要求作了較為詳細的介紹，對在變壓器差動保護動作跳閘后的處理流程和原因分析進行了梳理。

關鍵詞：差動保護；原理；分析；處理

中圖分類號：TM407；TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0129-02

電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電氣設備，變壓器本體及相關保護裝置的正?？煽窟\行對一個變電站甚至整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定至關重要。一旦發(fā)生故障造成設備損壞，因其檢修難度大、周期長，勢必要造成很大的經(jīng)濟損失。

變壓器差動保護是按照循環(huán)電流原理構成的，是變壓器的主保護之一。一般采用的是帶制動特性的比率差動保護，因其所具有的區(qū)內(nèi)故障可靠動作，區(qū)外故障可靠閉鎖的特點使其在系統(tǒng)內(nèi)得到了廣泛運用。區(qū)內(nèi)故障時，差動保護瞬時有選擇性的斷開故障設備，極大的保證了電網(wǎng)、設備、人身的安全。

1 變壓器差動保護基本原理及作用

差動保護是根據(jù)“電路中流入節(jié)點電流總和等于零”的原理制成的。在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環(huán)電流法接線，即如果兩側電流互感器的同級性端都朝向母線側，則將同級性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流之差。

變壓器差動保護為變壓器的主保護，主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。

差動保護的優(yōu)點是能迅速有選擇的切除保護范圍內(nèi)的故障，接線正確，調(diào)試得當，不會發(fā)生誤動。

缺點是不能反應內(nèi)部變壓器內(nèi)部如鐵芯過熱燒傷、油面降低等故障，如變壓器繞組發(fā)生少數(shù)線匝的匝間短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大，會造成局部繞組嚴重過熱并產(chǎn)生強烈的油流向油枕方向沖擊，但是表現(xiàn)在相電流上并不大，差動保護將沒有反應。因此差動保護不能代替氣體保護。

2 變壓器差動保護動作故障點判斷及處理程序

2.1 變壓器及其套管引出線，各側差動電流互感器以內(nèi)的一次設備故障引起主變跳閘

2.1.1 主變差動保護動作及事故現(xiàn)象

110kV西城變電站正常運行情況：110kV和10kV均采用單母線分段的接線方式，110kVI、II母并列運行，10kV采用分裂運行方式。2009年9月11日，凌晨2：08分，110kV西城變電站后臺機事故報警：1號主變差動速斷保護動作，101開關、901開關動作跳閘，1號主變電流、有功、無功表計指示為0，10kV分段930開關備自投動作成功。如圖1所示。

2.1.2 處理過程

事故發(fā)生后，當值值班員迅速調(diào)看了該站的主接線圖和事件歷史記錄，發(fā)現(xiàn)1號主變兩側的總路開關101、901開關跳閘了，潮流顯示為0，10kV備用電源自投裝置動作成功后，2號主變未出現(xiàn)過載，該站各級母線電壓及線路潮流指示正常，對外供電未受影響。值班員在值班長的安排下向相關領導和調(diào)度匯報，并對變壓器差動保護動作范圍內(nèi)的一、二次設備進行檢查。保護室檢查，發(fā)現(xiàn)1號主變高低壓側101、901開關跳閘燈亮，運行燈熄滅，保護裝置顯示1號主變差動保護動作跳開1號主變101、901開關?，F(xiàn)場檢查，地點包括：1號主變場地、101開關間隔、901開關間隔及其間的聯(lián)絡線等。同時應關注變壓器本體的油溫、油色、防爆玻璃、瓷套管等，確定是否有明顯異常。最終值班員發(fā)現(xiàn)1號主變低壓側B、C相穿墻套管有放電痕跡。如圖2所示。

將檢查情況向當值調(diào)度匯報后，在調(diào)度的命令下將1號主變隔離，轉檢修。

若檢查變壓器及差動保護范圍內(nèi)一次設備，未發(fā)現(xiàn)任何明顯的異常和故障痕跡，在未查明原因及消除故障前，不得送電。

2.2 變壓器內(nèi)部故障引起主變跳閘

110kV敘永變電站2號主變是1995年生產(chǎn)的三相繞組變壓器，2011年05月從成都拉至瀘州110kV敘永變電站使用，該變壓器在成都時曾經(jīng)遭受近區(qū)短路沖擊。2012年3月該變壓器再次遭受短路沖擊，但未發(fā)現(xiàn)明顯變形，根據(jù)狀態(tài)檢修判定其為異常狀態(tài)。

其銘牌參數(shù)為：

型號：SFSZ8-31500/110

額定容量：31500/31500/31500VA

額定電壓：110±8*1.25%/35±2*2.5/11kV

空載損耗：42kW 空載電流：0.53%

短路阻抗：10.04%/17.79%/6.44%

連接組別：YNyn0d11

生產(chǎn)日期：1995/02/01

2013年08月15日，敘永地區(qū)出現(xiàn)強雷暴雨天氣，在打雷天氣2號主變壓器發(fā)生主變差動保護、重瓦斯保護動作。跳閘后運行值班員檢查2號主變壓器氣體繼電器觀察窗可見明顯氣體，壓力釋放閥沒有動作，外絕緣沒有閃絡放電痕跡，各處密封點未見受壓噴油現(xiàn)象，變壓器外觀整體未見異常。初步判斷為2號主變內(nèi)部故障造成主變差動保護動作。經(jīng)現(xiàn)場確認和保護專業(yè)人員對保護裝置試驗，保護裝置及二次回路正常。

高壓試驗人員現(xiàn)場對2號主變進行了診斷試驗。包括：繞組變形試驗、低電壓短路試驗、低電壓空載試驗、直流電阻試驗、變比試驗、繞組絕緣試驗、繞組連同套管介損試驗、套管介損試驗、交流耐壓試驗，并在主變本體放油閥處及瓦斯繼電器處分別提取油樣、氣樣進行色譜分析試驗。判定為2號主變35kV側B相繞組故障。

繞組變形試驗：

從圖3可見，B相與A、C相繞組曲線在低頻段曲線呈反相狀態(tài)。與以往相比整體在低頻段有變化。可判斷B相可能變形，整體也可能變化。如圖4所示。

工廠在對變壓器吊罩、拆除鐵芯上鐵軛、拔線圈后發(fā)現(xiàn)35kVBm相繞組整體向內(nèi)凹變形。

3 變壓器差動保護運行中的要求

（1）變壓器差動保護應能躲過勵磁涌流和外部短路電流產(chǎn)生的不平衡電流。

（2）應在變壓器過勵磁時不會誤動作。

（3）差動保護的的范圍應包括變壓器套管及其引出線。如不能包括引線時，應采取快速切除故障的輔助保護措施。

（4）對新安裝的差動保護在投入運行前應進行試驗。

（5）變壓器帶負荷后，應每日定時對變壓器各相差流進行檢查。正常狀態(tài)下各相差流應小于0.02Ie。

4 結語

變壓器差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不延時，一直用于變壓器的主保護。而變壓器結構復雜，獨具特點，所以必須嚴格按規(guī)程要求認真分析各個細節(jié)，了解變壓器差動保護的特點，采用相應措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護可靠動作。變壓器各相差流異常時，運行人員必須對變壓器及相關設備進行檢查，查明動作的原因，并立即向上級調(diào)度和主管領導匯報，及時收集相關數(shù)據(jù)，根據(jù)有關導則及現(xiàn)場分析結論采取相應的對策，避免事故的發(fā)生，以保證變壓器的安全經(jīng)濟運行。

參考文獻

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