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变压器空投导致相邻元件差动保护误动及防范对策

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：雷国栋

[导读] 摘要：变压器的运行状况会影响到整个电力系统的工作状态，需要高度重视空投引起的差动保护误动情况，并做好科学防范工作。

        （华润电力（锡林郭勒）有限公司内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗 026200）
        摘要：变压器的运行状况会影响到整个电力系统的工作状态，需要高度重视空投引起的差动保护误动情况，并做好科学防范工作。本文主要从分析研究变压器空投相邻元件差动保护误动的重要性入手，重点介绍了差动保护误动的原因，包含发动机方面、线路方面以及变压器方面，并提出了一些科学可行的防范策略，为保障变压器的正常稳定运行，避免相邻元件差动保护误动的发生，提供一定借鉴和参考。
        关键词：变压器；空投；相邻元件；差动保护误动；防范
        1.前言
        变压器在整个电力系统运行中占据重要地位，其实际运行质量会影响到电力系统的整体运行水平。变压器在空投中所产生的励磁涌流会给空投变压器的差动保护装置带来影响，使得装置产生误动，为有效保障变压器的总体应用效果，大量电力工作者深入研究变压器情况，提出较多辨别变压器内部故障和励磁涌流的方法。现阶段电网建设和发展的复杂度增加，变压器空载合闸会引起暂态过程，由此容易使得空投变压器有差动保护误动，也会容易产生相邻元件差动保护的不正确动作。为保证变压器的健康稳定运行，需要切实结合电力系统的实际运行状况，高度重视相邻元件差动保护误动问题，采用一系列科学可行的防范手段。
        2.研究变压器空投相邻元件差动保护误动的重要性
        变压器在空投活动中产生的后续影响，主要是与励磁涌流以及和应涌流相关现象有密切关系。和应涌流本身存在隐蔽性特征，在形式和特征方面有复杂性、多样性情况，在开展电流差动保护研究工作时，广泛关注到变压器空投和应涌流情况[1]。国内外众多学者都高度重视和应涌流方面的工作，使用解析方法、励磁变化方法，阐明和应涌流的实际影响因素、基本模式以及产生机理，还有学者采用动模试验、数字仿真手段，进一步研究和应涌流的特性。需要注意到的是，这些研究都是从变压器空载简化模型出发的，能够发现互动感饱和交织是导致差动保护误动的主要因素，由此使得分析保护误动原因工作更为复杂。细致深入分析和研究变压器空投相邻元件差动保护误动情况，能够寻找到差动保护误动的原因，从而可以积极寻找到科学可行的防范措施和应对手段，更好保障变压器的安全稳定运行，提升变压器的总体运行水平。
        3.差动保护误动的原因
        3.1发动机方面
        变压器空投之后，差动电流会容易产生和应涌流特征，这本身的活动幅值较低，励磁涌流与非周期分量符号之间存在相反的状态，实际影响到互感器饱和的作用并不大。从非周期电流的实际情况来看，能够发现空投变压器励磁涌流是流过发变组逐渐衰减的组成部分。变压器实际运行过程中，发动机差动保护产生误动，主要是保护装置误以为需要停止运转，产生误动行为，从而影响到了发动机的正常运行状态[2]。
        3.2线路方面
        某变压器运行过程中现场接线情况图如下图1所示，在1号主变压器修整调试完毕后，开展送电操作，将该变压器高压侧开关合上后，220kV电缆线路零序差动保护开关产生跳闸现象。

                    图1 变压器现场接线图
        深入分析现场录波数据、数字仿真情况，研究差动误动的内在原因。0时刻空投完成后，1号主变压器内部线路产生空投涌流，Ⅱ母侧C相电流互感器在0.08s的附近时期在第一时间出现暂态饱和状态，相应地，也会产生线路带的差动保护误动问题。整个线路两侧设置的电流互感器是不同型号的，保护动作的产生原因，是来自于传变含有励磁涌流一次电流饱和特性有差异。该变压器具体运转过程中，随着1号主变压器产生励磁涌流，2号主变压器也发生相应的变化，主要是体现在有和应涌流产生。这其中需要及时记录更好各项故障录波数据，为后续开展故障防范和解决工作提供合理性依据。互感器饱和、差动保护误动现象的出现，并不全是由于和应涌流产生时间较晚、幅值较小的原因。
        3.3变压器方面
        分析变压器的差动保护，能够发现其和发动机、线路之间存在着较大差异，这是因为励磁支路在变压器中复杂度较高，想要达到准确研究的目的，需要注重采用仿真手段。构建起专门性的系统模型，设置好空投变压器、连接发电机的运行变压器，由此能够得到较为准确的数据[3]。与此同时，以JA理论为基础，构建互感器模型，这是仿真模型建构过程中考量差动保护受到互感器饱和因素影响的重要手段，或者针对互感器铁芯的磁滞特性加以考量，按照互感器实际运行中磁滞回线的具体情况，确定好互感器模型的参数，从而保证研究活动的完整性。经过系统性研究，可以发现互感器有励磁涌流非周期分量电流的传变影响，使得暂态饱和现象在局部出现，进而差动保护产生误动问题[4]。
        4.误动防范措施
        变压器空投导致相邻元件差动保护误动现象的存在，无法切实有效发挥变压器的总体应用优势，需要高度重视差动保护情况，采用科学可行的防范措施，尽可能降低差动保护误动的发生几率。
        4.1增加谐波闭锁
        在分析线路、发电机差动保护误动现象的基础上，可以知晓暂态饱和是电流互感器出现差动电流问题的因素。在这个背景下，谐波含量较高的部分在于差动电流之中，这是差动电流较为显著的表现。对于发电机和线路差动保护的误动现象来说，三次差动电流的谐波含量都在10%以上，甚至有两次分别高于30%、40%。在前面所述的线路差动保护中主要使用到了双重化装置，而零序电流差动保护作业进行中，没有添加好谐波闭锁功能，不利于防止差动保护误动。针对这种情况，要注重积极投入好谐波闭锁判据，促进误动发生几率有效降低[5]。
        4.2合理改进比率制动特性
        差动保护误动是由于互感器有局部暂态饱和的情况发生，受到谐波含量较低的影响，无法正确实施谐波闭锁保护作业。为有效应对这一不足，需要合理改进好比率制动特性，促进变压器保护灵敏度有效降低，实际应用中，需要注重针对互感器饱和、故障问题进行科学划分，促进改进比率制动特性得到有选择性的投入。比率制动特性实际改进过程中，要结合变压器的具体运行状况，选择到合适的手段，避免差动保护误动现象的发生[6]。
        5.结束语
        发动机方面、线路方面以及变压器方面，是变压器空投导致相邻元件差动保护误动问题的主要产生部位，需要注重深入分析这些部分，采用科学合理的方式加以应对和处理，如增加谐波闭锁，合理改进比率制动特性，保障变压器的正常运行。
        参考文献：
        [1]付朝勇.变压器励磁涌流对线路差动保护的影响及改进措施[J].电工技术，2018，000（001）：102-103.
        [2]陆明，薛磊，余江，等.变压器零序差动保护的分析和改进[J].南方电网技术，2018，12（10）：39-44.
        [3]普学旺.变电站变压器差动保护问题的分析[J].商品与质量，2018，000（001）：258-259.
        [4]郭倩雯，莫文雄，郑方晴，等.高压内置型变压器空投导致零序电流保护误动分析及对策Analysis and measures of zero sequence current protection malfunction caused by no-load high-voltage built-in transformer[J].电力系统保护与控制，2018，046（022）：164-170.
        [5]张学峰.一起主变零序CT开路引发的公用变比率差动保护误动分析[J].华电技术，2018，v.40；No.311（06）：29-30+40+81.
        [6]肖萍，王晓，付发云，等.一起变压器差动误动事例分析[J].设备管理与维修，2018，000（013）：127-128.