变压器差动保护常见不正确动作原因分析

(包头供电局修试所，内蒙古 包头 014030)
摘 要：文章针对二次回路接线错误、变压器空投、二 次回路绝缘损坏、CT型号及变比的选择、二次电流回路接地方式、工作人员失误等几个可能 导致差动保护误动的原因进行分析，以便针对实际情况采取措施防止此类事故的发生。
关键词：变压器；差动保护
中图分类号：TM772  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2008)20—0105—02 

差动保护是变压器的主保护，大型变压器差动保护的拒动或误动均会造成很大的经济损失， 影响变压器差动保护动作可靠性的因素很多，除了接线不正确以外，TA特性不良、TA二次回 路绝缘损坏、调整不当，整定值不合理及继电器特性不良等，均会造成不正确动作。
1 差动保护原理

差动保护原理是反应被保护变压器各侧流入和流出电流的差。变压器保护的单相原理接线如 图1所示。 

在变压器两侧装设电流互感器TA1和TA2，并按环流法连接。当两侧电流互感器的同极性端均 置于靠近母线一侧，则将两侧电流互感器同极性的二次端子相连接，差动继电器的工作线圈 并联在电流互感器的二次端子上。在正常运行或外部故障时，流过继电器的差电流为两侧电 流数值之差，即Icd=i1-i2,如图1(a)所示，流过差动回路电流Icd在理论上为零。当保护范 围内发生故障时，流过继电器的差流为两侧电流数值之和，即Icd=i1＋i2，如图1(b)所示， 差动回路中的电流值大于整定值时，差动保护瞬时动作。

实现变压器差动保护时应考虑两方面的影响，一是变压器励磁涌流，另一个是变压器差动保 护的不平衡电流。受变压器励磁电流、接线方式、TA (电流互感器)误差等因素的影响，使 差动回路中产生不平衡电流，而不平衡电流中励磁涌流的存在，常可导致变压器差动保护误 动，给变压器差动保护的实现带来困难。因此对变压器常见误动原因进行分析，以便采用措 施减少变压器误动事故的发生是实现变压器差动保护需要解决的主要矛盾。
2 常见不正确动作原因分析
2.1 电流互感器极性接反，造成差动保护区外故障误动

某变电站220kV出线上发生故障，线路跳开后，重合闸动作，又发生了三相短路。此时，1号主变差动保护动作，切除了变压器。

事故后对保护装置二次回路进行了试验检查，发现变压器220kV侧A相差动TA的极性接反了。

区外误动原因是：TA极性接错，区外故障相当于区内故障。因此应严格执行有关规程的规定 ：差动保护正式投运时或二次回路变动后，必须进行带负荷检查，作差动TA的六角图，以确 保差动TA接线正确。
2.2 变压器空投时差动保护误动

某变电站五次空投主变压器时差动保护五次误动，一次系统经检查无异常，保护二次回路也 无问题。事故后对差动保护检验发现保护装置二次谐波制动系数定值误差较大，二次谐波制 动系数整定值为20％，实际上二次谐波制动在23％时制动。更换保护装置后，差动保护在20 ％制动电流下制动特性准确。变压器再次空载合闸,差动保护没误动。

事故原因是:差动保护装置特性不良，二次谐波制动系数在定值下偏高，变压器空投时励磁 涌流大，二次谐波制动能力偏小，因此在空投变压器时引起误动。

应按规定对新安装的保护装置进行全面的检验，发现保护装置特性不良应想办法解决，对新 安装或大修后的变压器进行3～5次的空投试验，并进行录波，分析励磁涌流的大小及谐波含 量。按照实际情况调整二次谐波制动比。
2.3 差动保护TA二次回路绝缘损坏引起的差动保护误动

某变电站2＃主变压器差动保护在一次系统无故障情况下动作，切除主变。事故后检查发现2 ＃主变差动保护高压侧C相TA至开关端子箱二次电缆绝缘损坏，对地绝缘为零，从而短接了 一相TA。在差动继电器中产生差流，使保护误动作。

事故原因是：C相TA引出电缆穿管处管口密封不严，铁管中进水，冬季气温低结冰，造成电 缆绝缘损坏接地。

因此在施工中要严把质量关，一是制作电缆头剥皮时防止电缆刀损伤芯线外层绝缘，二是电 缆穿管的管口一定要密封良好。在保护投运前、大修后或每年春季定期检验时，应用1 000V 兆欧表测量TA二次各芯线对地及各芯线之间的绝缘，发现隐患及时处理。
2.4 TA型号及变比的选择错误

变压器差动保护应选带有气隙的D级铁芯TA，因为变压器差动保护各侧用的TA，其型号、变 比不完全相同，其特性和剩磁也不可能完全相同，因此正常运行时差动回路中总有不平 衡电流流过。铁芯饱和程度对不平衡电流的影响十分显著，而且随着一次电流的增大显著增 大，而短路电流又很大。为了减小不平衡电流，需要在TA的结构、铁芯材料等方面采取措施 ，使一次侧通过较大的短路电流时铁芯也不易饱和，带有气隙的D级铁芯TA具有上述功能， 是专门用于差动保护的特殊的TA。

在选择TA变比时，可在原常规计算的基础上，根据经验适当增大1～2档，即适当地选大 变 比的TA，这样可以降低短路电流倍数，减少差动回路中产生的不平衡电流，有效削弱励磁涌 流，提高差动保护的灵敏度。这对避免保护区外故障，防止变压器差动保护误动作不失为较 为有效的方法。

TA型号及变比的正确选择是保证差动保护动作可靠性的基础。若TA型号选错或所选变比 较小，在保护区外发生故障时，TA铁芯迅速饱和，不平衡电流迅速增大，将造成差动保护误 动作，所以必须重视TA型号及变比的选择。
2.5 差动保护二次电流回路接地方式错误

差动保护的二次电流回路接地时，包括各侧TA的二次电流回路必须通过一点接于接地网 。因为一个变电站的接地网各点并非绝对的等电位，在不同点之间有一定的电位差，当发生 短路故障时，有较大的电流流入接地网，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同时接地，地网中不同接地点间的电位差产生的电流将会流 入保护二次回路，这一电流将可能增加差动回路中的不平衡电流，使差动保护误动作。

差动保护二次回路接地的要求是：各侧TA的二次电流回路并联后接到保护装置的差动电流回 路中，所有的二次电流回路必须也只能在并联处的公共点一点接地，以免因在不同接地点间 产生的电流影响差动保护动作的可靠性。
2.6 工作人员失误引起的差动保护误动作

某变电站2＃主变压器10kV侧952开关停电，220kV、110kV侧开关正常运行，计量人员对2＃ 变952开关的计量回路TA进行试验，由于工作人员对回路不熟悉，误将差动回路当作计量回 路，在通入电流时，主变差动保护动作跳开高、中压侧主变开关，造成主变保护停电事故。

由于工作人员失误引起差动保护误动事故，从性质上讲是严重的，属于考核事故，应想尽一 切办法避免。应对工作人员加强安全教育和技术培训，在运行设备的二次回路工作的人员， 应有严格的书面安全措施，逐项进行，并应有专人监护,工作人员应加强工作的责任心，工 作时不能凭印象，要依据图纸进行，杜绝此类误动事故发生。
3 结束语

差动保护是变压器的主保护，应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。但因其 结构复杂，接线繁琐，安装及检修改造过程中很有可能留下隐患。因此，在设计、施工及以 后的检修改造过程中，必须严格按照规程要求，认真分析，把好每—个技术关，确保TA型号 、变比、二次接线及二次电流接地方式等方面正确，杜绝差动保护误动事故的发生。
［参考文献］
［1］ 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析［M］.北京：中国电 力出版社，2001.
［2］ 王炳华.防止电力生产重大事故的二十五项重点要求辅导教材［M］.北京：中 国电力出版社，2001，(9).
［3］ 宋耘，乐秀燔，钱峰等.励磁涌流鉴别方法在变压器保护中的应用［J］.继电 器，2002，30(10).
［4］ 国家电力调度通信中心编.电力系统继电保护实用技术问答［M］.北京：中国 电力出版社，2001.

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