差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因分析

差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因分析1、勵(lì)磁涌流引起變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)

變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)是正常運(yùn)行狀況下其值很小，一般不超過(guò)變壓器額定電流的3%一5%，變壓器工作在磁通的線性段OS，如圖1。鐵芯未飽和，其相對(duì)導(dǎo)磁率μ很大，變壓器繞組的勵(lì)磁電感也很大。當(dāng)發(fā)生外部短路時(shí)，由于電壓下降，勵(lì)磁電流更小，因此這些狀況下對(duì)勵(lì)磁電流的影響一般可以不考慮[3]。

圖1Φ=f(I)和u=f(I)的關(guān)系曲線

當(dāng)變壓器空投或故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，由于變壓器鐵心中的磁通急劇增大，使鐵心瞬間飽和，

相對(duì)導(dǎo)磁率接近1，變壓器繞組電感降低，伴隨消失數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流，包含有很大成分的非周期重量和高次諧波重量，并以二次諧波為主，其數(shù)值可以達(dá)到額定電流的6～8倍以上，消失尖頂外形的勵(lì)磁涌流，如圖2，在起始瞬間勵(lì)磁涌流衰減很快，對(duì)于一般中小型變壓器，經(jīng)0.5~1s后，其值不超過(guò)額定電流的0.25~0.5倍，大型變壓器勵(lì)磁涌流的衰減速度較慢，衰減到上述值要2~3s，既變壓器的容量越大衰減越慢，同時(shí)勵(lì)磁涌流波形消失間斷，有間斷角，此電流流入差動(dòng)繼電器，可能引起愛(ài)護(hù)裝置誤動(dòng)。

浪涌電流和變壓器的激磁涌流一樣，只流過(guò)變壓器一側(cè)，在變壓器空投合閘或切除外部短路的電壓恢復(fù)過(guò)程中，全部激磁涌流都將流入差動(dòng)回路，勢(shì)必造成變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)的誤動(dòng)作。且在一臺(tái)變壓器產(chǎn)生激磁涌流的同時(shí)，與其并聯(lián)運(yùn)行的變壓器中還會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，浪涌電流也將全部流入差動(dòng)回路，造成變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)作。

可以通過(guò)以下措施來(lái)判別勵(lì)磁涌流：①采納具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器，②鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流的波形，③利用二次諧波制動(dòng)，制動(dòng)比一般為15%~20%，④用波形對(duì)稱原理的差動(dòng)繼電器。其中①主要適用于常規(guī)電磁繼電器式差動(dòng)愛(ài)護(hù)；②和④主要用于微機(jī)變壓器愛(ài)護(hù)，但對(duì)硬件的要求比較高，通過(guò)鑒別波形特征能夠?qū)崿F(xiàn)，這是最根本的解決勵(lì)磁涌流問(wèn)題的方法。另外，在主變差動(dòng)愛(ài)護(hù)所用電流互感器選擇時(shí)，除應(yīng)選帶有氣隙的D級(jí)鐵芯互感器外，還應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃箅娏骰ジ衅髯儽?，以降低短路電流倍?shù)，這樣可以有效減弱勵(lì)磁涌流，削減差動(dòng)回路中產(chǎn)生的不平衡電流，提高差動(dòng)愛(ài)護(hù)的靈敏度。這對(duì)避開(kāi)愛(ài)護(hù)區(qū)外故障，尤其是最嚴(yán)峻的三相金屬性短路而導(dǎo)致的主變差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)作尤為有效。

2、CT二次回路斷線引起變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)

傳統(tǒng)的電磁式變壓器差動(dòng)繼電器的CT回路接線，首先必需通過(guò)對(duì)CT接線形式的選擇進(jìn)行外部的“相位補(bǔ)償”，消退變壓器接線組別不同造成的高、低壓側(cè)電流相位差和差動(dòng)愛(ài)護(hù)回路不平衡電流。例如常用的Y/dll接線的變壓器，由于三角形側(cè)電流的相位比星形側(cè)同一相電流超前300，必需將變壓器星形側(cè)的CT二次側(cè)接成三角形，而三角形側(cè)的CT接成星形，從而將流入差動(dòng)繼電器的CT二次電流相位校正過(guò)來(lái)。微機(jī)變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)依據(jù)Y，d變換產(chǎn)生的相位移進(jìn)行內(nèi)部“相位補(bǔ)償”計(jì)算，例如，為了接線簡(jiǎn)潔，任意接線組別的變壓器其CT二次回路都可以采納全星型連接，其相位補(bǔ)償可以由愛(ài)護(hù)裝置內(nèi)部的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而無(wú)須像傳統(tǒng)的差動(dòng)愛(ài)護(hù)那樣依靠CT接線方式的選擇進(jìn)行外部的“相位補(bǔ)償”，這種軟件的補(bǔ)償是利用對(duì)稱重量法進(jìn)行“矩陣變換”計(jì)算得到的。

變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流的整定，一般要考慮以下幾個(gè)方面的因素及影響：l)應(yīng)躲過(guò)當(dāng)變壓器空投及外部故障后電壓恢復(fù)時(shí)的變壓器勵(lì)磁涌流的影響，整定公式Idz=KkIe，Kk牢靠系數(shù)取1.3~1.5，Ie額定電流；2)應(yīng)躲過(guò)變壓器外部故障時(shí)在變壓器愛(ài)護(hù)中所引起的最大不平衡電流，整定公式Idz=KkIbp，Kk牢靠系數(shù)取1.3，Ibp為不平衡電流；3)應(yīng)躲變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)二次回路線時(shí)在差動(dòng)回路中引起的差動(dòng)電流的影響，整定公式Idz=KkIe。Kk牢靠系數(shù)取1.3，Ie額定電流。以上三種最大值作為變壓器的差動(dòng)動(dòng)作電流。電磁型變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流整定考慮了第三條，差動(dòng)回路CT二次回路斷線不會(huì)誤動(dòng)，晶體管變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)和微機(jī)變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)的動(dòng)作電流一般按變壓器額定電流的25%一50%考慮，其愛(ài)護(hù)功能用規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)，比電磁型變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)快速、靈敏，且動(dòng)作電流整定得較小。因此在差動(dòng)回路的CT二次回?cái)嗑€時(shí)，如不實(shí)行措施，變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)會(huì)誤動(dòng)作。

CT斷線最明顯的特征是電流下降，在微機(jī)愛(ài)護(hù)中，只要有合理的推斷，就不難解決電流互感器二次回路斷線時(shí)變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題。若某側(cè)電流同時(shí)滿意下列條件認(rèn)為是CT斷線，只有一相或兩相電流為零，其它兩相或一相電流與起動(dòng)電流相等，故障相電流的突變量（下降）超過(guò)所給的定值，可推斷出CT斷線。判別出CT斷線后，可以在正常負(fù)載時(shí)閉鎖差動(dòng)，防止變壓器差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)作。

3、區(qū)外故障引起的差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)

區(qū)外故障產(chǎn)生差流主要有下面幾種緣由：

①變壓器正常運(yùn)行時(shí)各側(cè)的額定電流不全都；

②當(dāng)變壓器一側(cè)帶有分節(jié)頭調(diào)整時(shí)，電壓發(fā)生變化產(chǎn)生不平衡電流；

③電流互感器(TA)本身存在誤差；

④TA不同型號(hào)引起的誤差；

⑤諧波和非周期重量對(duì)不同型號(hào)TA的影響；

⑥不同類型的負(fù)載致使各側(cè)電流相位發(fā)生偏差；

基于上述因素的考慮，在整定變壓器的差動(dòng)定值時(shí)要排解這些不平衡重量的綜合影響，其動(dòng)作電流一般在(0.3~0.5)In(In為額定電流)。當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)峻的區(qū)外故障，兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生更大的差流，在下列狀況下可能超過(guò)差動(dòng)門(mén)檻值：

①短路電流較大，各側(cè)互感器型號(hào)不全都，特殊是短路電流大的一側(cè)使用P級(jí)互感器（不帶暫態(tài)特性的電流互感器），而短路電流小的一側(cè)使用TPY級(jí)互感器（帶暫態(tài)特性的電流互感器）；

②短路電流中含有較大的非周期重量和諧波重量；

③故障切除瞬間，由于剩磁的存在，電壓恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生大小不等的恢復(fù)性涌流；

④特別性負(fù)載如容性或感性負(fù)載存在，致使各側(cè)短路電流相位發(fā)生偏移，產(chǎn)生更大的差流；

多次事故表明，變壓器發(fā)生區(qū)外故障，在發(fā)生區(qū)外故障的時(shí)間段，差動(dòng)愛(ài)護(hù)一般不會(huì)誤動(dòng)，在切除故障的瞬差動(dòng)愛(ài)護(hù)反而誤動(dòng)，依據(jù)對(duì)幾例典型事故的錄波分析，發(fā)覺(jué)愛(ài)護(hù)動(dòng)作點(diǎn)均落在差動(dòng)比例制動(dòng)曲線(兩段折線比例制動(dòng))無(wú)制動(dòng)特性的水平線上第一拐點(diǎn)以內(nèi)，即差流大于門(mén)檻值，制動(dòng)電流小于第一拐點(diǎn)電流(拐點(diǎn)電流為(0.9~1.0)In)，如圖4所示C點(diǎn)(圖中Id為差動(dòng)電流，Ir為制動(dòng)電流；K1，K2，K3為比例系數(shù))。

圖4兩段折線式比例制動(dòng)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)分析和動(dòng)模試驗(yàn)仿真，均可知此種狀況下愛(ài)護(hù)動(dòng)作存在必定性。故障時(shí)，短路電流比較大，含有非周期重量和諧波重量，故障期間產(chǎn)生的不平衡重量較大(可能大于差動(dòng)動(dòng)作門(mén)檻值)，但制動(dòng)電流較大，動(dòng)作點(diǎn)落在非動(dòng)作區(qū)，如圖4所示B點(diǎn)。在切除故障的瞬間，兩側(cè)TA的暫態(tài)重量衰減程度不一樣，此時(shí)差流仍舊比較大，而制動(dòng)電流減小，動(dòng)作點(diǎn)移動(dòng)到如圖4所示的C點(diǎn)，差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)，按此原理設(shè)置的比例制動(dòng)曲線愛(ài)護(hù)不能制動(dòng)。

為了防止區(qū)外故障差動(dòng)愛(ài)護(hù)誤動(dòng)，可以從以下幾個(gè)方面著手：

①在進(jìn)行繼電愛(ài)護(hù)定值計(jì)算時(shí)，愛(ài)護(hù)定值不宜過(guò)低，一般整定在或以上；

②兩側(cè)TA盡量選用同一型號(hào)的，可以同為P級(jí)或TPY級(jí)互感器，使用TPY級(jí)互感器效果較好;

③.提高硬件的采樣精度和計(jì)算精確?????度；

④設(shè)置先進(jìn)的新原理愛(ài)護(hù)。

由于我國(guó)多數(shù)地方的電力系統(tǒng)站用TA均采納的是P級(jí)，有的地方在高壓側(cè)采納TPY級(jí)