电力变压器差动保护误动作原因与解决方案

(整期优先)网络出版时间:2022-07-14
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电力变压器差动保护误动作原因与解决方案

崔嵬

大庆油田技术监督中心节能监测评价中心 黑龙江大庆  163453

摘要:变压器在各行各业中有广泛用途,使用中过程会出现差动保护误动现象,主要原因包括励磁涌流、电流互感器二次侧断线、保护动作精度不高、接线错误、交流互感器型号选用、变压器变比改变,针对这些问题,提出减少励磁涌流、减少二次谐波、防止变压器接线组别、防止变比选择不适的解决方案。

关键词变压器;差动保护;电压恢复;励磁涌流;

0 引言

为了确保供电网络和电力变压器的安全稳定的运行,研究人员长期深入的研究电力变压器的运行特征,随着自动化技术的飞速发展,原始的保护方式已经不能满足现在电力变压器的高负荷、高压力的工作方式了,工作人员不断的探索保护变压器的新办法。然而,尽管在将差动保护用作电力变压器的保护之初,如何正确识别励磁涌流就成为了变压器差动保护所需要解决的重要问题,但是在没有完善的新原理可取代差动保护前,必须不断提高变压器差动保护磁涌流识别能力。由于变压器差动继电保护系统将辨认励磁涌流为变压器内部故障电流,而可能引起继电器的误动作,故必须设法区分。长期以来变压器主保护动作正确率相对偏低,变压器差动保护及其相应的辅助判据需要改善,本文对电力变压器差动保护过程中误动作进行原因进行分析,并提出解决方案。

1电力变压器差动保护误动作原因

变压器差动保护是指当区内发生某些短路性故障的时候,在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同,相位不同的短路电流,当送些短路电流的向量和即差流达到一定值时,跳开变压器各侧断路器进行保护。变压器差动保护一般包括:差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护,下面对差动保护误动作的原因进行一下分析。

1.1 励磁涌流引起变压器差动保护误动作

变压器励磁涌流在正常运行时其值很小,不超过变压器额定电流的3%-5%,变压器工作在磁通的线性段。当发生变压器外部短路时,电压下降,励磁涌流更小。因此在变压器正常运行时和外部发生短路时励磁浦流的影响可不考虑。

当变压器空投或故障切除后电压恢复时,由于变压器铁也中的磁通急剧增大,变压器绕组电感降低,出现的励磁涌流数值可W达额定电流的5~10倍以上,波形呈尖顶形状且有间断角,当此电流流入差动继电器时,可能会引起保护装置误动作。变压器浪涌电流和励磁涌流一样,只流过变压器一侧。当一台变皮器产生励磁涌流时,与其并联运行的变压器会同时产生浪涌电流。浪涌电流也将流入差动回路,也会使得差动保护误动作。

1.2 电流互感器二次侧断线引起差动保护误动

假如电力变压器其中一侧对应的电流互感器的二次接线回路断线时,而另外一侧对应的二次接线回路完好,那么这样会导致完好一侧的电流互感器的二次电流全部都流入到继电器中,送样会导致差动保护继电器的误动作。如果变压器差动保护有断相识别的功能,那么当发生电流互感器二次回路断线这种情况时,变压器的差动保护将闭锁;但是假如保护没有断线识别功能,那么保护整定的动作电流要大于变压器正常运行时的最大负荷电流。

1.3 保护动作精度不高

由于上下级保护动作的精度和梯度上不能适应现在的系统需求,可能发生主变保护动作引起上一级主变保护动作。部分继电器备件已经无生产厂家,且使用过程中经常发生继电器线圈烧毁,接点粘连,开路等缺陷,设备隙旧、老化严重,继电器运行极不可靠,容易发生误动。加大了运行、维护的工作量。早期整流型、电磁型的保护组件多、原理复杂、调试困难、校验易出错,不利于继电保护的工作。投运多年,保护组件日趁老化陈旧,备品严重缺乏。设备问题引起保护动作跳间占有一定比例。采用P类电流互感器时,外部发生故障并切除故障瞬间,存在间歇性的短路情况,由于P类电流互感器的暂态饱和特性,可能会使导致变压器差动保护误动作。

1.4 接线错误

变压器差动保护接线复杂,而且两侧电量的相位往往不一致。假如变压器两侧的电流互感器采用的接线方式相同,那么二次侧电流的相位会不同。就算数值能够保证相等,也可能会有相位差,会有不平衡电流流入差动继电器。

1.5 交流互感器型号选用的影响

电流互感器型号选用的不同也可能会是变压器差动保护误动作。当互感器不是专用互感器或者电力变压器一次侧和二次侧互感器不同型号时没有按照误差曲线选择,在这些情况下就可能使得继电器误动作。

1.6 变压器变比改变

差动继电器平衡线圈匯数的确定的前提条件是,根据变压器额定变比计算计算变压器一次侧和二次侧的额定工作电流。变压器变比的改变使得工作电流发生变化,然而电流互感器的变比是以前确定的,没有发生变化,这样就会产生不平衡电流。

2 差动保护误动作解决方案

2.1 减少励磁涌流

国内广泛采用的抑制励磁涌流影响的方法是采用具有速饱和变流器的继电器。速饱和变流器利用其易饱和的性能来躲过变压器外部短路时的不平衡电流和空载合闽时励磁涌流的非周期分量。当电力变压器外部发生故障时,速饱和变流器铁芯由于最大不平衡电流中含有非周期分量而饱和,使得不平衡电流不容易传到差动线圈上,这样就保证了电力变压器差动保护不会误动作。当电力变压器内部发生故障时,虽然变流器一次侧线圈中的电流也有非周期分量,但是这个非周期分量衰减很快。衰减完毕后,一次侧线圈中的故障电流完全是周期性的,在二次侧线圈中会有较大的感应电动势。结果是执行元件中的电流很大,继电器就能够灵敏地动作了。

2.2 减少二次谐波影响

当变压器进行空载投入或者外部故障切除后电压恢复时,保护装置利用二次谐波分量进行制动;当变压器内部发生故障时,保护装置则利用基波分量进行保护;当变压器外部故障时,保护装置采用比例制动回路来躲过不平衡电流。

2.3 防止变压器接线组影响

采用相位补偿法可W消除由于变压器Y,dll接线带来的不平衡电流的影响。相位补偿法就是把变压器星形侧电流互感器改接成三角形,而把变压器H角形侧的互感器改接成星形。这样就可W把互感器二次电流的相位校正了。

2.4 防止变比选择不适带来的影响

在变压器保护差动继电器中设置平衡线圈可W消除由于变比选择不合适带来的不平衡电流的影响。这时,平衡线圈要接在保护臂电流小的一侧。当对平衡线圈接线时要注意极性,保证满足差流和平衡线圈在差动线圈的磁势是相反的。

3 结束语

随着社会进步发展,变压器在电力行业中广泛应用,通过对变压器差动保护误动问题的分析,提出了相应的解决方案,降低了变压器的故障率,起到增强供电网络稳定的作用。我国电力变压器种类繁多,变压器制备工艺技术还需要高精度的工艺加工技术,需要着重从新材料、新装备工艺技术进行攻关,随着变压器制备技术的不断提高,差动保护问题也会得到有效的控制和解决。

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