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变压器差动保护误动因素的分析及解决

浏览63次 时间:2021年12月11日 14:44
(河北国华定州发电有限责任公司,河北 定州 073000)
  摘. . 要:变压器是在电力系统中最为常见的、重要的供电元件,如果其出现故障问题的话,将会影响到电网的稳定性和供电的质量等。
  本文主要对变压器差动保护误动因素展开了分析,并提出了解决措施,以供参考。
  关键词:变压器;差动保护;误动因素
  1 变压器差动保护原理分析
  就差动保护的原理来说,就是在变压器的各侧绕组上安装电流互感器 CT,同时根据回路电流法对二次绕组进行接线,而各侧的 CT端子引出线,可以根据同极性方向对其进行连接,并且将差动继电器串入其中。此时,在差动继电器中所流过的电流,实际上是变压器各侧二次电流的差值。当区外出现故障或者在正常运行的前提下,差动继电器中流过的差流应该等于零。差动保护需要在以下几种情况下对数据进行处理:(1) 对于变压器中,不同侧的电流互感器,进行二次电流移相;(2) 当过滤区外发生接地故障以后,变压器中所流过的电流为零序电流;(3)对变压器各侧的电流互感器中的二次电流,需要采用平衡系数的方式对其进行折算。
  2 变压器差动保护误动的主要因素
  2.1 不平衡电流
  正常运行状态下,变压器差动保护继电器不会检测到差流。但是如果发生外部短路故障,外部流经一个非常大的短路电流,同时短路电流的暂态特性中含有大量非周期和谐波电流分量,使得励磁电流急剧增大。其中,单项变压器的参数经过折算以后,所获得的等效电路为图 1 显示的结果:在电流互感器中所流经的 I1(一次电流)为饱和状态,而低压侧的互感器中 I2(二次负载电流)无法及时出现变化,所以就会有不平衡的电流进入到变压器差动继电器中。此时,如果系统中的不平衡电流,在一瞬间就达到峰值状态,就会使得继电器出现误动作的现象。所以,需要减小甚至避免不平衡电流的出现,提高变压器差动保护的作用。
  图 1 双绕组单项变压器等效电路
  2.2 CT 二次回路断线
  如果变压器不同侧的接线组别不一致,则由于高低压侧电流存在相位差,从而差动回路会产生不平衡电流。传统的差动保护对此的处理方法是:改变 CT 二次回路接线来实现一次组别的“相位补偿”。
  例如双绕组变压器最通常采用的是 Y/dll 接线,该种接线方法使得一次三角形侧电流相位超前一次星形侧电流 300 度,而二次回路的接线应该对星形侧连接成为三角形,同时三角形侧的 CT 需要连接形成星形,使得差动继电器的差流相位等于 0。就当前变压器差动保护的方式,主要运用软件移相法的方式,不需要更改 CT 二次接线,而是都可以基于星形的方式进行连接,但是如果二次回路断线,电流就会立刻下降,使得差动保护出现误动问题。
  2.3 区外故障
  1)电流互感器存在明显的误差,或者因为型号的差异出现更加明显的误差,使得不同侧的电流不一致。在两侧互感器型号不同的情况下,尤其是在故障一侧运用 P 级的互感器,而短路电流较小的一侧如果安装的是 TPY 级互感器(TP 型互感器的瞬间最大误差不得超过额定二次对称短路电流峰值的 7.5%TPY 型),就会因为电流较大的原因使得暂态差异加大,此时就会出现差动保护误动的现象。2)当变压器进行有载调压操作时,分接头动作后电压发生波动产生不平衡电流。
  3 变压器差动保护误动的解决措施分析
  3.1 重视设备的选择
  在电力系统长期运行的状态下,不仅变压器需要进行差动保护,实际上发电机也需要实现差动保护,通过这样的方式保证变压器、发电机都能够具备更强的稳定性。基于这一前提条件,可以保证电网为电力用户提供更高质量的电力资源,同时增强变压器运行环境的安全性,实现对工作人员的基本保护。另外,在对变压器进行差动保护的过程中,需要对故障差动保护、非故障差动保护进行区分,同时在电力系统的运行中可以更加灵活、快速的确定发生故障的区域、位置,进而为工作人员的检修提供有价值的参考。同时,避免差动保护误动的关键,实际上需要提高其速动性,只有这样的设备才可以在变压器发生故障时,第一时间做出准确的反应。
  3.2 合理调整定值
  为了可以对变压器差动保护误动问题进行预防、解决,工作人员就应该对定值进行合理的调整,将数值控制在最为科学、合理的范围内。另外,要考虑到二次谐波制动系数与定值之间的关系,在完成定值的调整以后,工作人员还应该积极对二次谐波系数进行针对性的调整,避免影响二者之间的协调性。与此同时,要想降低工作的难度,在设计差动保护的初始阶段,工作人员应该对诸多的细节进行分析,所以需要保证参加设计的工作人员,具备专业的知识、丰富的经验,提高整体方案的合理性、有效性,进而为具体的设计、使用提供正确的指引。不仅如此,工作中还应该增强各项数据的精准性,从而实现对差动保护误动的根本性处理。
  3.3 优化电流互感器
  就变压器差动保护误动的问题来说,其中如果使用 P 类电流互感器,很可能会产生暂态饱和的现象,或者因为其他问题而出现误动等。为了解决因此而出现的差动保护误动问题,工作人员可以基于两方面进行优化与处理:1)尽可能使用其他不同类型的电流互动感,但是其必须具备抗暂态饱和问题的性能。2)在变电站中继电保护装置是非常重要的设备部件,所以工作人员必须对其性能进行合理的选择,为实现差动保护的目的提供重要的前提保障,提高变压器运行的稳定性。通过上述的方式,可以对电流互感器进行优化,其具备规避差动保护误动问题的作用。
  3.4 严格的遵守规定
  在社会的高速发展中,我国已有的变电站数量不断增加,其中新建的变电站中非常容易出现差动保护误动问题。针对这样的问题,需要在具体的使用工作中,严格遵守国家的相关规定,同时结合变电站建设的具体要求,做好相关的设计工作、施工工作。与此同时,因为不同的变电站需要使用不同的变压器,所以最终的接线方式也明显不同。对于复杂的接线工作,应该投入更多的时间与精力,对设备是否带有负荷、电流情况等进行检查。在这一基础上,根据实际情况,对定值等参数进行准确的确定,在避免差动保护误动的同时,最大程度增强变压器的性能,提高变电站运行的稳定性。
  4 结语
  总而言之,随着计算机水平的发展,保护装置硬件不断升级,软件计算逐步采用多种差动原理,采样精度和计算准确度也在提高。
  但是仍存在诸多因素有可能造成变压器差动保护误动作。因此,需要分析差动保护误动的因素,然后采用合理的方式进行预防,保证设备选择的合理性,对电流互感器、定值进行优化、调整,同时严格遵守相关的规定与要求,避免差动保护出现误动问题,减少变压器的故障问题。
  参考文献
  [1]陈吉庆 . 核电机组主变压器分侧差动保护误动缺陷原因分析及对策 [J]. 核动力工程 ,2017,38(S2):93-96.
  [2]鲁俊生 . 交直流深度耦合下变压器差动类保护动作性能分析及新原理研究 [D]. 华中科技大学 ,2016.
  [3]戚宣威 , 尹项根 , 张哲 , 王奕 , 张健 . 变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施 [J]. 电力系统自动化,2016,40(03):129-134.
  作者介绍:
  靳朝阳(1985.10.07),性别:男;籍贯:天津市蓟州区;民族:汉族;学历:大学本科;职称:助理工程师;研究方向:变配电检修;单位:
  河北国华定州发电有限责任公司。

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