变压器差动保护跳闸的原因分析及处理

变压器差动保护跳闸的原因分析及处理

罗镇

罗镇珠海电力工程监理有限责任公司广东珠海519000

摘要:变压器是电力系统中十分重要的供电元件，其运作的可靠性关乎着变电站的整体安全。为提高供电的安全可靠性，本文结合一起引起主变差动保护动作的事故，通过检查现场的电力设备和事故记录，对变压器差动保护跳闸的原因进行分析，供类似事故探讨参考与借鉴。

关键词:变压器;差动保护；跳闸；接线；处理

随着我国电网技术的快速发展，变压器作为电力系统中的重要设备,具有改变电压、传递电能的作用，成为了电网安全、经济运行的基础。但是，在变压器的运行过程中，时常会出现变压器差动保护跳闸的现象，导致供电线路无法得到保护，严重影响了供电可靠性和电网稳定性，可见变压器差动保护是电力系统安全运行的重要保障。因此，通过对事故现场情况的检查，分析变压器差动保护跳闸的原因，采取必要的措施解决事故问题，保证电力系统能够正常供电，营造安全、有序的电网服务环境。

1现场检查情况

1.1运行方式

变电站有1台11OkVY／Y／△型变压器，110、35、6kV侧母线均采用单母接线形式，ll0kV侧为电源端，其它两侧为负荷侧。35kV中性点隔离开关在变压器正常运行时拉开，在操作35kV侧开关时合上。差动保护TA二次采用全星形接线。

1.2值班员记录

2010年某一起事故警报响起，主变三侧181、381、681开关位置信号灯红灯闪亮，#1主变控制屏“差动保护动作”、“充电机保护故障”、“35kV线路384开关保护屏告警”灯亮。检查主变瓦斯继电器内无气体，压力释放阀未动作。后被告知35kV线发生短路故障。

1.3保护动作报告

(1)2010年9月12日18时35分39.732秒

B相动作差

动动作电流动作量5.943A

差动制动电流动作量12.38A

持续时间动作量0.027s

(2)2010年9月12日18时35分39.732秒

C相动作

差动动作电流动作量6.369A

差动制动电流动作量6.193A

持续时间动作量0.027s

1.4故障录波器记录

该变电站没有录波器，从变压器保护装置内提取故障录波记录时，发现故障时的故障报告已被冲掉，因此只能通过上一级变电站的录波器获取线路故障录波记录。检测故障录波记录，发现线路故障录波由B、C两相启动，且B、C两相电流波形反相、幅值接近，故推测其下一级相邻元件可能发生了B、C两相相间短路。

1.5保护检查

(1)设备运行时差动保护实时运行参数为：

变压器频率49.97Hz

变压器A相差动电流0.005A

变压器B相差动电流0.028A

变压器C相差动电流0.011A

高压侧A相电流0.255∠269。A

高压侧B相电流0.238∠149。A

高压侧C相电流0.255∠33。A

中压侧A相电流0.238∠86。A

中压侧B相电流0.244∠331。A

中压侧C相电流0.25O∠205。A

低压侧A相电流0.017∠59。A

低压侧B相电流0.022∠299。A

低压侧C相电流0.005∠183°A

由以上参数值知，保护实时参数正常。

(2)保护定值检查。

最小动作电流整定值1.102A

最小制动电流整定值2.801A

比率制动系数整定值0.400

二次谐波制动系数整定值O.180

差动第一侧平衡系数整定值1.000

差动第二侧平衡系数整定值0.700

差动第三侧平衡系数整定值O.570

TA断线投退整定值1

TA断线闭锁控制整定值1

(3)差动保护特性正常，能正常跳开主变三侧181、381、681开关。

(4)摇测相关回路绝缘，正常。

2保护动作分析

2.1TA二次为全星形接线的差动保护原理

变压器的绕组接线一般为Y／△-11或Y／Y／△-12-ll，而变压器差动保护专用TA二次接线通常采用△／Y或△／△／Y。这样，从TA接线形式上就完成了变压器各侧电流相位差异的补偿，使得进入差动保护的各侧电流在相位上保持一致。由于微机型保护可以很方便地对变压器各侧电流的相位和幅值进行补偿，因此差动保护专用TA二次可采用常规接线，也可采用全星形接线。变电站差动保护专用TA二次采用的是全星形接线。

如果TA采用全星形接线，那么需对进入保护的变压器各侧电流的相位和幅值进行补偿，以满足差动保护要求。以两圈变为例，变压器的绕组接线方式为Y／△-11，TA二次接线方式为Y／Y，则进入差动保护的高压侧电流为,,，低压侧电流为，，，同名相电流间的相位差为3O°。为消除该差异，在保护程序中利用软件进行补偿，高压侧电流分别取值为：

低压侧电流仍为ial=，ibl=，icl=。这样，差动保护的高低压侧电流相位实现了一致。高低压侧电流乘上平衡系数后，正常运行时保护中的差电流为0，实现了差动保护原理。

2.2保护动作解析

三圈变差动保护的差动电流为三侧电流矢量和，即icd=ih+im+il，而制动电流为三侧电流的最大值，即izd=max{ih,im,il}。

由于该变电站站负荷较小，而故障时故障电流较大，因此负荷电流对不平衡电流的影响较小，事故分析时正常负荷电流可忽略不计。高压侧为电源端，中压侧为短路侧，低压侧电流可忽略不计，故主要取高中压侧事故时6lWWW.chinaet.netJ电工技术的电流对本次事故进行分析。

在保护报告中，B相icd=5.943A，可近似取6A，izd=12.38A，可近似取12A；C相icd=6.369A，可近似取6A，izd=6.193A，可近似取6A。

该站变压器为Y／Y／／k-12-11接线，二次TA为全星形接线，则A、B、C相的差动电流为：

A、B、C相的制动电流分别为：

通过上一级变电站的录波器录波可看出B、C两相短路，而A相无故障。故高、中压侧A相电流可视为0。

由于A相差动保护未动作，因此可认为B相故障为变压器差动保护区外故障，且高中压侧B相TA较好地反映了故障电流。

由此可知：B、C相的差流是由高中压侧的C相电流不一致引起的；高压侧B、C相一次电流大小相等，方向相反；高压侧或中压侧C相进入保护装置的二次电流为0。而能造成以上结果的故障，有以下两种。

(1)变压器中压侧差动保护区外B、C相金属性相问短路，且保护装置前的高压侧或中压侧C相TA开路或短路(由于负荷电流很小，正常运行时，差动保护也不能反映该异常情况)。但检查TA回路，未发现有开路或短路现象。

(2)变压器中压侧B相差动保护区外发生接地故障，C相差动保护区内发生接地故障，如图1所示。如果B相差动保护区外发生接地故障，那么此时Ubn=0，Uan=Uab，Ucn=Ucb即A、C相的对地电压会抬高倍，电气设备的绝缘能力会下降。在区内，C相电气设备如有污物，就有可能发生闪络等瞬时l生绝缘击穿事故，并通过大地过渡电阻发生转换性B、C相间短路。由于变压器中压侧为不接地系统，因此两相接地短路与两相金属性短路的故障性质是一致的。

图1主变跳闸时区内区外故障示意图

3结束语

综上所述，变压器差动保护是电力系统安全运行的重要保障，通过分析，此次变压器差动保护跳闸的原因是：35kV侧B相差动保护区外发生接地故障，C相差动保护区内发生瞬时性绝缘击穿接地故障，B、C相的独立故障又通过过渡电阻(大地)转变为B、C相间短路故障。一点区外接地，一点区内接地，导致差动保护跳闸。因此，电站工作人员应定期对变压器等相关电气设备进行维修和保养，避免电力事故的出现，保证变电站的整体安全。营造安全、有序的电网服务环境。

参考文献

[1]岳地松；卫德锋，一起主变差动保护误动作引起的思考[J].华中电力，2010年第04期

[2]陈玉超，发电机差动保护误跳闸的原因分析及处理[J].科技风，2009年第13期