试议主变继电保护误动的原因及对策司鲁

司鲁

（国华（东营河口）新能源有限公司山东东营257200）

摘要：继电保护在我国电力系统中，占据这非常重要的位置。其中差动保护作为变压器的主要保护之一，如果发生误动情况，则会导致变压器非正常的停止运行，从而影响整个电力系统运行的可靠性，情况严重的话甚至会造成整个系统出现振荡的情况，导致整个电力系统无法正常、稳定、高效运行。本文就针对主变压器差动保护误动的原因及对策进行了分析。

关键词：主变继电保护；误动；原因；对策

电力变压器是电力系统的重要设备之一，它承担着电压变换、电能分配和传输的作用，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠、优质及经济运行的重要保证，差动保护是变压器的主保护，它的误动将造成变压器的非正常停运，影响电力系统的发供电，甚至造成系统振荡，对电力系统发供电的稳定运行是很不利的，影响变压器差动保护动作可靠性的因素很多，除了接线不正确外，电流互感器特性不良，整定值不合理及继电器性能不良等，均会造成不正确动作，因此本文中对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保护误动的对策。

1变压器差动保护基本原理

1.1基本原理

一般情况下，变压器正常工作或者有区外故障发生时，由基尔霍夫电流定律可知，变压器的电流是不会发生变化的，因此，差动继电器装置是不会发生动作的。但是当变压器的内部发生故障时，变压器内部的电流就会发生故障，差动保护装置接触到的二次电流之和故障点的电流成正相关，这时，差动继电器保护装置就会发生动作。

差动保护是通过流经相关的电力设备两端的电流矢量差来判断设备是否出现故障，并且能对故障来源进行明确的判断，及时将被保护元件内的故障切除，使被保护元件和电源之间的线路呈断路，这有效避免了被保护元件继续受到损害。变压器差动保护主要反映的故障对象有三种，分别是套管短路、引出线及变压器绕组短路故障，它在变压器保护中作用发挥最显著的特点就是能在最短的时间内，将被保护设备的故障切除。差动保护广受绕组形式大于三的变压器青睐，它的互感器二次侧采用的接线方式为环流法。

差动保护装置发挥作用时，其输入端和输出端组成的回路中电流是不等的，为了使保护装置差动动作具有选择性，回路电流必须小于差动继电器KD动作电流。差动保护装置回路电流矢量差变大有很多影响因素，比如说变压器各侧电压等级是有差距的，再如变压器电压发生变化，励磁电压也会发生变动，就会差生冲击电压，引起励磁涌流，还如电流互感器的型号和变比不同等。

1.2主要作用

在电力系统中变压器的差动保护装置主要对电路上的短路故障进行检测预防，该短路一般发生在双绕组变压器绕组内部和其引出线上，同时也会对变压器中的单相匝中的短路故障进行保护。电流互感器装置会接在变压器的两端，并且按循环电流的接法对二次侧进行相接，也就是说电流互感器的同极性端都向母线一侧涌入，则将同极性端子进行相连，并将电流继电器并联接入两接线之间。继电器中感受到的电流是两侧电流互感器值的差值，这也说明差动回路上进行差动继电器的连接。根据前文可知，理论上来讲，当变压器正常运行或者出现外部故障时，差动回路的电流是零。但是实际情况中，两侧机器存在系统误差，特性并不是完全一样，当正常运行或出现外部故障时，仍然会出现细小的不平衡电流Iumb（Ik=I1-I2=Iumb）经过。虽然该误差是无法避免的，但是应该确保该电流应该尽量的小，继电器的保护装置不会出现误动。当出现内部故障时，差动回路中的I2改变了以前的方向或为零，这个时候继电器中流过的电流为I1和I2之和，这个时候就会使继电器稳定的工作。

1.3保护范围

变压器差动保护的电流互感器中间的电气设备以及连接这些设备的导线构成了差动保护的范围。差动保护的操作较为简单，不需要和相邻元件之间进行配合。

2差动保护误动的原因分析及防范措施

2.1励磁涌流引起变压器差动保护误动及防范

在正常运行的情况下，变压器励磁涌流的值很小，通常是额定电流的3%~5%。因为铁芯没有出现饱和，因此相对导磁率μ会非常大，相应的变压器中的励磁电感也会非常大。当外部发生短路的情况下，一般情况下不会发生误动，因此就可以不考虑励磁电流的情况。

当电压瞬间恢复正常后，变压器中间位置的铁芯中的磁通会急剧增加，导致铁芯饱和，μ值接近1，使得绕组电感也相应降低，并且励磁涌流的数值会增大，其中会包括很大的非周期分量和高次谐波，其中二次谐波占主要部分，它的数值是额定电流的6~8倍以上，会导致尖顶形状励磁涌流的形成。刚开始的时候励磁涌流的变化比较剧烈，但就其中小型的变压器而言，在1秒之后，就会降低到额定电流的0.25~0.5倍；大型机器的运行速度较慢，达到上述标准的时间较长一般是2~3秒，与此同时，励磁涌流的波形也会出现断裂。如果该电流流入差动继电器就会导致保护装置出现误动作。值得注意的是，浪涌电流只流过变压器的一端和变压器的激磁涌流一样，在变压器空投和切除外部干扰的情况下，所有的激磁涌流都会流入差动回路，而且与之并联的机器也会发生激磁涌流产生浪涌电流，其产生的电流也会全部流入差动回路，导致误动作的产生。

消除励磁涌流最根本的方法就是根据波形来进行鉴别。主变差动保护的电流互感器应该带有D级铁芯，并且要增大电流互感器变比，降低电流倍数，避免回路中出现不平衡的电流，提高保护装置的灵敏度。该种方法对于预防区外故障更为有效。

2.2CT二次回路断线引起变压器差动保护误动及防范

Y0/d11的矩阵方程主要用来进行相位补偿，运用该方法，可以计算不同接线组别变压器相位补偿的需要。通过变换矩阵，不同接线的变压器都满足公式n×30°（n为整数）。

电流下降是CT断线最为明显的特征，在有微机保护的情况下，根据合理的判断，就可以解决电流互感器二次回路断线情况下变压器误动的问题。例如，当出现一相电流或者两相电流为零，其余电流和起动电流相等，并且出现故障一侧的电流比给定值要高，根据这些特征就可判断出CT断线。当出现CT断线的情况就可以在正常运行的情况下关闭差动，避免出现差动保护误动作。

2.3区外故障引起的差动保护误动及防范措施

当变压器发生区外故障的时候，两侧电流极不稳定会产生强度更大的差流，容易造成短路电流过大，究其原因是由于两侧所使用的互