變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行故障及防范對(duì)策

段旭 陳崇任 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司檢修公司

一、引言

對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，變壓器運(yùn)行是否可靠、穩(wěn)定能夠?qū)φ麄€(gè)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生直接性的影響，并且還會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性構(gòu)成影響。盡管隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，在變壓器差動(dòng)保護(hù)之中對(duì)一些先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行了引進(jìn)，但是依然有部分故障問(wèn)題發(fā)生，從而對(duì)整個(gè)發(fā)電站的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重的，還會(huì)致使安全事故的發(fā)生。所以，需要對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行故障進(jìn)行分析，研究并探討故障的防范措施，從而使變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性及其可靠性得以切實(shí)保證。

二、變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)工作的原理及其作用

（一）變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)工作原理

所謂變壓器差動(dòng)保護(hù)，就是將電流互感器、串入差動(dòng)繼電器安裝于變壓器的繞組之上，以此達(dá)到差動(dòng)保護(hù)的目的。單相變壓器的差動(dòng)保護(hù)原理可參見(jiàn)圖1，如果繞組其中一側(cè)電流互感器母線側(cè)的兩個(gè)極性端子極性一致時(shí)，另兩個(gè)端子的極性不一樣并且連接在一起；如果母線側(cè)的兩個(gè)端子極性一致，那么對(duì)同一的極性進(jìn)行應(yīng)用來(lái)對(duì)二次側(cè)進(jìn)行連接，再將差動(dòng)繼電器工作線圈與電流互感器的二次側(cè)端子實(shí)行并聯(lián)連接。為了能夠促使差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流值設(shè)置具備科學(xué)性與合理性，通常來(lái)說(shuō)，該值應(yīng)該比故障電流值要低，這樣在有故障的情況下，差動(dòng)繼電器產(chǎn)生相關(guān)動(dòng)作并對(duì)電力變壓器進(jìn)行切斷，從而促使變壓器保護(hù)功能得以充分發(fā)揮出來(lái)。三相變壓器中的差動(dòng)保護(hù)對(duì)于電路與繼電器也有著一定的保護(hù)作用，其工作原理基本等同于單相變壓器。

（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的重要作用簡(jiǎn)述

我們所說(shuō)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，實(shí)際上就是在變壓器產(chǎn)生故障的時(shí)候，能夠?qū)ψ儔浩髦懈鱾?cè)的斷路器進(jìn)行自動(dòng)化的切斷，促使故障點(diǎn)得以切除。差動(dòng)速斷的定值主要是在最大運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，對(duì)所引起的電流不平衡的情況進(jìn)行穿越，實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)的作用。

圖1 單相變壓器的差動(dòng)保護(hù)原理圖

三、變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行存在的故障

（一）新建變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)存在的誤動(dòng)問(wèn)題

1.因整定值不科學(xué)而引發(fā)的誤動(dòng)問(wèn)題

通常來(lái)說(shuō)，對(duì)差動(dòng)速斷定值與比率差動(dòng)定值進(jìn)行科學(xué)且精確設(shè)置，對(duì)于變壓器差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)有著十分重要的作用，當(dāng)然，如果對(duì)上述兩類(lèi)數(shù)值的設(shè)置缺乏科學(xué)性與合理性，則會(huì)增加誤動(dòng)問(wèn)題發(fā)生可能性。在非電力系統(tǒng)之中，在設(shè)置保護(hù)定值的時(shí)通常憑借以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，這種情況下極易致使變壓器產(chǎn)生誤跳。比率差動(dòng)定值在整個(gè)變壓器差動(dòng)保護(hù)之中通常對(duì)一些小故障進(jìn)行應(yīng)對(duì)，在有小故障發(fā)生的時(shí)候，在此定值作用之下，會(huì)在很大程度上促使變壓器的靈敏度得以提升，從而對(duì)各側(cè)的斷路器進(jìn)行一定的保護(hù)。通常在額定情況下，采取計(jì)算的方式來(lái)獲取差動(dòng)電流與制定電流，然而，實(shí)際上，在變壓器運(yùn)行期間誤動(dòng)情況的發(fā)生與差電流也有著一定的關(guān)系。這主要是因?yàn)閷?duì)于二次電流互感器來(lái)說(shuō)，其接線方式的選擇缺乏合理性，存在極大的問(wèn)題，所以，為了能夠促使差動(dòng)保護(hù)得以切實(shí)強(qiáng)化，應(yīng)該對(duì)二次電流互感器的接線方式進(jìn)行正確且合理的選擇，從而使高低壓側(cè)的電流能夠維持平衡[2]。

2.接線錯(cuò)誤造成的誤動(dòng)

現(xiàn)階段，變電站變壓器應(yīng)對(duì)有關(guān)軟件進(jìn)行借助來(lái)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，所以，在計(jì)算有關(guān)定值的時(shí)候，差動(dòng)電流情況難免會(huì)有所產(chǎn)生。舉例來(lái)說(shuō)，在變壓器之中，某個(gè)電流互感器有問(wèn)題存在或順序混亂的情況下就會(huì)有差動(dòng)電流產(chǎn)生，而對(duì)于變壓器而言，誤動(dòng)就是最為直接的影響。該問(wèn)題的發(fā)生可歸咎于電流互感器之中的接地線的連接未與有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行，這會(huì)增加誤動(dòng)問(wèn)題產(chǎn)生的可能性。所以，為了對(duì)因接線存在的問(wèn)題而產(chǎn)生的誤動(dòng)故障進(jìn)行解決，應(yīng)重新組網(wǎng)，與相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合來(lái)科學(xué)合理設(shè)置電流互感器的二次回路接地網(wǎng)。對(duì)于變電站中的接地網(wǎng)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，是難以避免不對(duì)等問(wèn)題發(fā)生的，如果有短路故障產(chǎn)生的話，由于存在的電位差而在接地網(wǎng)中流入電流，從而引發(fā)誤動(dòng)故障。

（二）變電站運(yùn)行期間差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析

筆者主要與以往的工作經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)誤動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的原因進(jìn)行了總結(jié)，主要是由于暫態(tài)飽和屬于電流互感器的一個(gè)重要特點(diǎn)，這會(huì)在很大程度上致使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的可能性增加。所謂電流互感器飽和實(shí)際上就是變壓器鐵芯中的磁通達(dá)到了飽和的狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，電流互感器有兩種類(lèi)型，即TP 類(lèi)與P 類(lèi)。前者主要是要求變壓器在穩(wěn)態(tài)以及暫態(tài)的情況下不飽和，后者主要是要求在穩(wěn)定的狀態(tài)下不飽和。在對(duì)P類(lèi)電流互感器進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，若外部有一定的故障存在，則在切除外部故障期間，會(huì)增加差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的可能。

（三）變電站設(shè)備更新改造期間產(chǎn)生的誤動(dòng)分析

在對(duì)電流互感器進(jìn)行更新之后，變壓器的各側(cè)電流互感器與之前相比會(huì)產(chǎn)生不相配的問(wèn)題，如此極易引發(fā)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生。為了能夠保證各側(cè)電流互感器相配，應(yīng)確保其能夠?qū)簯B(tài)保護(hù)的特點(diǎn)進(jìn)行切實(shí)規(guī)避。但是，在變電站更新改造期間，通常會(huì)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行忽視，從而對(duì)P 類(lèi)電流互感器進(jìn)行了應(yīng)用，如此在有外部故障存在的時(shí)候勢(shì)必會(huì)引發(fā)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題。

四、防范對(duì)策

（一）對(duì)設(shè)備的選擇問(wèn)題給予足夠的重視

實(shí)際上發(fā)電機(jī)與變壓器一樣，需要差動(dòng)保護(hù)，能夠促使發(fā)電機(jī)、變壓器的穩(wěn)定性得以切實(shí)保證。應(yīng)確保電網(wǎng)能夠提供質(zhì)量更高的電力資源給用戶(hù)，并使變壓器運(yùn)行環(huán)境的安全性得以保證。此外，在變壓器實(shí)行差動(dòng)保護(hù)期間，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分好非故障差動(dòng)保護(hù)與故障差動(dòng)保護(hù)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行期間能夠?qū)收习l(fā)生的位置及其區(qū)域得以更加快速的確定出來(lái)，從而為相關(guān)工作人員更好地開(kāi)展檢修工作提供有力依據(jù)。為了能夠切實(shí)避免產(chǎn)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象，需要對(duì)其速動(dòng)性進(jìn)行不斷提升，這樣設(shè)備才能夠在變壓器有故障發(fā)生的時(shí)候，更加及時(shí)地做出相關(guān)的反應(yīng)。

（二）對(duì)電流互感器進(jìn)行不斷優(yōu)化

假如對(duì)P 類(lèi)電流互感器進(jìn)行應(yīng)用的話，很有可能會(huì)有暫態(tài)飽和現(xiàn)象的發(fā)生，或者由于其他原因而造成誤動(dòng)問(wèn)題。為了能夠?qū)σ蛟搯?wèn)題而造成的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題得以有效的處理與解決，相關(guān)工作人員可以從以下兩點(diǎn)著手進(jìn)行：第一，對(duì)其他不同類(lèi)型的電流互感器進(jìn)行盡可能地應(yīng)用，但需要保證設(shè)備具有抗暫態(tài)飽和的特點(diǎn)；第二，繼電保護(hù)裝置在整個(gè)變電站中占據(jù)著十分重要的作用，因此，科學(xué)合理的選擇該設(shè)備是十分重要的。通過(guò)上述方式，能夠進(jìn)一步優(yōu)化電流互感器，使其能夠?qū)Σ顒?dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行有效規(guī)避[3]。

（三）科學(xué)合理的調(diào)整定值

為切實(shí)有效地解決并防范變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題，相關(guān)工作人員需要科學(xué)合理的調(diào)整定值，使其能夠控制在最為合理的范圍之內(nèi)。而且，為了能夠合理協(xié)調(diào)二次諧波制動(dòng)系數(shù)、定值二者間的關(guān)系，在調(diào)整定值結(jié)束后，相關(guān)人員還需針對(duì)性調(diào)整二次諧波系數(shù)。同時(shí)，為了能夠使工作開(kāi)展的困難性得以有效降低，在對(duì)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期階段中，相關(guān)工作人員就需要分析各個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題，而這就對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)技能、工作經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求，從而使整體方案的有效性得以確保，并能夠正確地指引具體的設(shè)計(jì)與使用。

五、結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于變電站變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行故障來(lái)說(shuō)，應(yīng)該從變電站新建到其運(yùn)行及改造入手分析其誤動(dòng)產(chǎn)生的原因，并與實(shí)際相結(jié)合，采取行之有效的防范對(duì)策對(duì)其進(jìn)行切實(shí)有效的規(guī)避，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行把握，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定進(jìn)行操作，從而使變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性得以切實(shí)保證。