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变电站变压器差动保护运行故障及防控对策

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：郭子懿

[导读] 摘要：变压器是变电站的核心设备，因此如何更好的确保变压器的安全、平稳运行就成为了变电站管理中非常重要的一项工作。

        南通供电公司变电运维室城中操作班 226001
        摘要：变压器是变电站的核心设备，因此如何更好的确保变压器的安全、平稳运行就成为了变电站管理中非常重要的一项工作。本文对变电站中变压器的工作过程以及差动保护常见的故障展开了分析，探讨解决变压器差动保护故障的有效对策，以期可以给行业工作人员提供有益参考。
        关键词：变电站；变压器；差动保护；故障与对策
        自改革开放以来，电力工程逐渐发展为我国最重要的基础民生工程。电力工程的飞速发展，为人类社会的进步作出了突出的贡献，但是电力设施设备以及国家电网如果出现运行问题，不仅会对人们的用电安全产生影响，而且会对人们的生命安全造成很大的威胁。因此保证供电系统的运行良好，是国家电网单位以及电力设施设备检修单位的重要职责。变压器作为重要的电力基础设备，相关维护和检修人员需要清楚变压器的工作过程和工作原理，在此基础上针对出现问题的变压器进行合理的检修，从而保证人们的用电安全。
        一、变电站变压器差动保护的动作原理
        针对变压器的保护种类有很多，其中最常用的为差动保护，差动保护是变压器在工作过程中的主要保护电路。差动保护电路从字面上分析可以知道，当一些电力方面的物理量出现差别时而启动的保护装置。变压器中差动保护原理是根据电路中的循环电流安装的，由于任何电路都能形成一个完整的回路，既电流从正极流出经过用电器或者变压器等一系列电力设备然后流向负极，在电流运行的过程中如果不出现故障，电流值应该是相等的，所有部位的电流差为0。但是当电路中出现过负载或者用电器出现短路故障时，会造成电流值瞬间增大，从而产生电流差，差动保护通过传感器可以感应到电流差的产生，从而及时的切断电路，保护用电器不受损害以及电路的使用安全，差动保护在变压器中保护的部位主要是三相电路的相机短路以及单相电路的匝间短路。综上所述，差动保护的工作过程是通过电流互感器感知电流差而及时的切断电路，起到保护变压器的作用。
        二、差动保护在对变压器保护的过程中出现的故障及解决措施
        变压器差动保护是为了保障用户的用电安全以及变压器设备的使用安全，如果差动保护过程中出现故障或者错误动作，会导致变压器出现不必要的切断以及阻碍用户的正常用电，从而造成人民财产的损失。所以差动保护在对变压器的保护过程中，如果出现误动作会造成很多不良的影响。造成差动保护出现动作错误原因主要体现在以下几个方面：
        第一个方面是由于不平衡电流，这种非常规的电流只要是由于电路的接线方式造成的，由于降压变电站中使用的变压器经常采用Y形连接，所以这就导致了变压器两边的电流有30度的相位差。因此即便是变压器中电流互感器所感应的二次电流大小相同，也会因为变压器连接方法的问题出现不平衡电流，导致差动保护错误动作。解决这一问题的主要方法是在电流互感器的接线形式上需要进行相应的改善和变动。在三角形接线端需要将电流互感器连接为星形，同样的Y形接线端也需要变成另一种连接方式，总之电流互感器要起到降低变压器电流相位差的作用，才能够保证减小不平衡电流产生的频率。另一个原因是电路中用于差动保护的电流互感器有自身的不同变比，这些变比是根据国家对于电力系统原件的相关规定，将电流互感器的变比分成不同的等级和档次，这就造成了实际工作中所使用的变比因为与标准变比有出入，因为电流互感器变比之间存在的微小差异，有可能导致变压器电路中的流通电流出现不平衡现象。为了解决这一问题，可以使用自耦电流互感器来减弱因为变比出现的不平衡电流。

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        第二个方面是变压器中出现的励磁涌流，励磁涌流是变压器工作和运行过程中危害性较大的一种电能反应形式，主要的产生原因是当变压器从静止状态到启动状态之间进行转变时，因为变压器自身的铁芯没有很好的感应，而在一次绕组部分出现加强的电流，二次绕组出没有感应，因而会导致变压器保护装置中的继电器产生不稳定的电流。针对这一铁芯引起的不平衡电流现象，可以通过减小铁芯的体积或者改变铁芯的材质来降低励磁涌流的强度。
        第三个方面可能是由于变压器在工作过程中，因为是变电站中的变压器，所以流经变压器的负荷经常出现波动和变化。经常波动的负荷量会使变压器在工作过程中的电流相位出现不稳定现象，从而产生不平衡电流导致变压器差动保护出现错误动作。解决这一问题的主要措施是尽量保证变压器的负荷量在一段时间内能够更小的波动，或者根据不同的负荷量安装不同的变压器，这样进行分工可以减小变压器因为负载的长期变化出现差动保护的错误动作的频率。
        第四个方面是基准档位选取问题。无载调压模式下，UHVT 停电后进行档位切换，VRT 差动保护装置在重新投运前计算各档位对应整定的平衡系数；而有载调压时UHVT 保持带电运行，保护装置对下一时刻档位信息不可知，调档前需设定一个整定档位。特别地，当整定档位和实际档位不同时，VRT 差动电流可能越限。另外，当分接头位置逐次切换时，VRT 和主变压器铁心磁链也呈现等差变化趋势，且相邻档位之间，VRT 磁链减量等于主变压器磁链增量。根据电磁感应定律，1000kV 高压侧母线电压维持基本恒定。又由于调压绕组与补偿变压器励磁绕组并联，感应电动势近似相等，则两者磁链的变化规律相同。补偿变压器磁链减量和主变压器磁链增量相抵，维持低压侧母线电压基本不变。解决这一问题的对策是，当不同运行档位下，由固定变比计算VRT 差动电流产生会不同程度的误差。若选择VRT 最大变比调整平衡系数，则最大不平衡电流接近副边的额定电流。当VRT 运行于10 档，基准档位为1 档时，不平衡电流达到0.96p.u.。事实上，运行档位偏离基准档位越远，产生的不平衡电流越大。基于前述分析，考虑到任一档位运行时出现的最大不平衡电流相对最小，应尽量选择50% 附近的档位作为基准档位。以正极性调压为例，有载VRT 差动保护选取5 档（分接头位置指向“5”）为基准档位，调压过程中变比的变化范围是0~50%，在最大或最小档位下运行时的不平衡电流最大。特高压有载VRT 配置的分相比率差动保护分为灵敏段差动和不灵敏段差动。正常运行时，有载VRT差动保护的比率制动曲线与无载调压模式的一致，采用常规三段式折线特性，称为灵敏段差动；调压时，投入有载调压硬压板，灵敏段差动退出，切换为不灵敏段差动，现行的有载VRT 差动保护策略不仅加大了现场调压操作的复杂性，同时降低了调压过程中发生匝间故障时VRT 差动保护动作的灵敏度。
        三、结束语
        综上所述，导致变电站中的变压器出现差动保护错误动作的原因有很多，所以变电站的检修人员和维护人员要及时针对变电站中的变压器进行检测，从而判断出变压器中的差动保护是否出现了错误动作的问题。检修人员、维护人员需要提升自身在电力方面的技能和经验，这是保证电力系统安全供电的基础，保证电力相关设备运行良好是我国社会能够稳定快速发展的前提。
        参考文献：
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        [2]何晔. 浅析微机型主变差动保护误动原因分析及对策[J]. 中国战略新兴产业，2018，000（06X）：200-201.
        [3]平夏，许明，汪敏，等. 一起变电站220kV主变压器故障跳闸原因分析[J]. 安徽电力，2018（1）：36-39.