0 引言

　　目前江門新會(huì)供電局有33個(gè)變電站共有62臺(tái)主變，新會(huì)區(qū)用電負(fù)荷已突破700MW大關(guān)，全區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特別是新會(huì)區(qū)一批重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目的投產(chǎn)、擴(kuò)產(chǎn)，用電需求增勢強(qiáng)勁，使我區(qū)用電負(fù)荷不斷刷新歷史新高。在當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷緊張的形勢下，新會(huì)電網(wǎng)的負(fù)荷缺口非常大，那么如何保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性是供電局關(guān)心的核心問題，而變壓器安全運(yùn)行與否直接影響到電網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此如何完善主變差動(dòng)保護(hù)，做到保護(hù)正確動(dòng)作，則是調(diào)度中心和變電部最迫切關(guān)心的問題。本文主要闡述了主變差動(dòng)保護(hù)的原理以及造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作和拒動(dòng)的部分原因。

　　1、變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理

　　差動(dòng)保護(hù)原理于1904年由C. H. Merz和B.Price在英國提出, 其基本原理沿用至今,它主要是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的相量差。其單線原理圖如圖1所示。變壓器在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，理想情況下流過繼電器KD的電流#FormatImgID_0#=#FormatImgID_1#1-#FormatImgID_2#2=0，繼電器KD不動(dòng)作。內(nèi)部故障時(shí)，#FormatImgID_3#=#FormatImgID_4#1+#FormatImgID_5#2(雙側(cè)電源)或#FormatImgID_6#=#FormatImgID_7#1(單側(cè)電源)，繼電器KD動(dòng)作。

　　隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在主變的差動(dòng)保護(hù)從以前只需要差動(dòng)電流作為動(dòng)作電流，到現(xiàn)在還引入外部短路電流作為制動(dòng)電流，從而形成比率差動(dòng)保護(hù)，此保護(hù)能很好地克服因區(qū)外故障短路電流在差動(dòng)回路里產(chǎn)生的不平衡電流的影響。以下為南京南瑞RCS-978主變保護(hù)的比率差動(dòng)保護(hù)跳閘回路邏輯圖。

　　2、差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因分析

　　2.1 勵(lì)磁涌流引起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)

　　正常運(yùn)行時(shí)變壓器的勵(lì)磁電流只通過變壓器接有電源的一側(cè)，無法被平衡而形成不平衡電流。正常情況下該電流很小，一般不超過變壓器額定電流3%～5%，在外部故障時(shí)，由于電壓降低勵(lì)磁涌流相應(yīng)更小。

　　當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流。

　　磁通公式：Φ=-Um/Wω*cos(ωt+а)+( Um/Wω*cos(а))e-t/T+Φs

　　=-Φm cos(ωt+а)+ Φm cos(а)e-t/T+Φs

　　W----變壓器空投側(cè)繞組的匝數(shù); Φm---- Um/Wω

　　Φ----鐵芯中的磁通; T----時(shí)間常數(shù)

　　Um----電源電壓的幅值; Φs----合閘前鐵芯中的剩磁通

　　а----合閘角; ω----角頻率;

　　如果在電壓瞬時(shí)值為零時(shí)空投變壓器，合閘角а=0，在忽略變壓器及合閘回路的電阻時(shí)，以上公式的時(shí)間常數(shù)T為無窮大，磁通中的自由分量不衰減，假如Φs方向又與合閘后Φm cos(а)= Φm，則鐵芯中的最大磁通可以達(dá)到2Φm+Φs ，此時(shí)變壓器的鐵芯嚴(yán)重飽和。由圖(a)所示，此電流就稱為變壓器勵(lì)磁涌流ILY ，其數(shù)值最大可達(dá)額定電流的6～10倍。由于勵(lì)磁涌流在差回路中不能被平衡，從而形成了差動(dòng)回路的不平衡電流，并將使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

　　勵(lì)磁涌流具有如下特點(diǎn)：

　　(1) 勵(lì)磁涌流數(shù)值很大，最大可達(dá)變壓器額定電流的6～8倍，小容量的變壓器倍數(shù)較大，大容量的變壓器倍數(shù)較小。

　　(2) 勵(lì)磁涌流衰減時(shí)間與系統(tǒng)參數(shù)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。小容量的變壓器衰減較快，大容量的變壓器衰減較快慢。

　　(3) 勵(lì)磁涌流中含有很大的非周期分量，偏向于時(shí)間軸一側(cè)。

　　(4) 勵(lì)磁涌流含有大量的高次諧波分量，其中2次諧波占有較大比例，可達(dá)基波的40%～50%。

　　(5) 勵(lì)磁涌流相鄰波形之間存在間斷角。

　　根據(jù)以上特點(diǎn)，為了抑制勵(lì)磁涌流的影響，變壓器保護(hù)可以采用以下措施：①采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)，②利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)，③采用鑒別波形間斷角原理的差動(dòng)保護(hù)。

　　2.2 不平衡電流引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)

　　2.2.1 變壓器接線組別的影響產(chǎn)生的不平衡電流

　　常用的Y,d11接線的變壓器，兩側(cè)電流存在著30°的相位差，即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等，在差動(dòng)保護(hù)回路中也會(huì)出現(xiàn)不平衡電流，影響保護(hù)的性能。相位補(bǔ)償后，為了使每相兩差動(dòng)臂的電流數(shù)值近似相等，應(yīng)做幅值補(bǔ)償，即在設(shè)計(jì)電流互感器的變比N時(shí)，應(yīng)考慮電流互感器的接線系數(shù)Kc，即差動(dòng)臂的電流為KcI1/N。其中I1一次值，電流互感器按三角形接線時(shí)Kc=√3 ，按星形接線時(shí)則Kc=1.則兩側(cè)電流互感器的變比按以下兩式選擇，

　　變壓器星形側(cè)的電流互感器的變比為NY=√3 IAY/IaY;

　　變壓器三角星形側(cè)的電流互感器的變比為N△=IA△/Ia△;

　　實(shí)際上選擇電流互感器時(shí)，是根據(jù)電流互感器定型產(chǎn)品變比確定以各接近并稍大于計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn)變比。在微機(jī)保護(hù)保護(hù)中，變壓器接線組別影響的已采用電流相位差軟件補(bǔ)償措施，由于軟件計(jì)算的靈活性，允許變壓器各側(cè)的電流互感器均采用星形接線，相位差有軟件自動(dòng)進(jìn)行校正，但要求各側(cè)電流正方向均指向變壓器。

　　2.2.2 電流互感器實(shí)際選用變比與計(jì)算變比不同產(chǎn)生的不平衡電流

　　如果選定的變壓器兩側(cè)電流互感器變比之比剛好等于變壓器的變比，即

　　NT=√3 NTA(△)/ NTA(Y)

　　則正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)回路中沒有電流。但實(shí)際上無法剛好滿足此條件。因?yàn)椋孩賹?shí)際選用的電流互感器標(biāo)準(zhǔn)變比無法剛好等于計(jì)算變比;②根據(jù)系統(tǒng)需要，變壓器要進(jìn)行調(diào)壓，相應(yīng)地改變變壓器的變比。具體計(jì)算時(shí)，只需要根據(jù)變壓器各側(cè)一次額定電流，差動(dòng)TA變比求出電流平衡系數(shù)Kb，將Kb值當(dāng)作定值輸入保護(hù)裝置中，由保護(hù)軟件實(shí)現(xiàn)電流自動(dòng)平衡調(diào)整來消除TA計(jì)算變比和實(shí)際選用變比不同產(chǎn)生的不平衡電流。

　　Kb=IN/I2e

　　I2e為變壓器各側(cè)TA二次額定定值電流;規(guī)定高壓側(cè)的I2e為電流基準(zhǔn)值IN

　　2.2.3 變壓器兩側(cè)電流互感器型號不同產(chǎn)生的不平衡電流

　　變壓器兩側(cè)額定電壓不同，裝設(shè)在兩側(cè)的電流互感器型號就不相同，致使它們的飽和特性和勵(lì)磁特性也不相同。當(dāng)外部短路時(shí)，在最大短路電流IK。max作用下，有可能一側(cè)電流互感器飽和，另一側(cè)電流互感器不飽和，不飽和側(cè)勵(lì)磁電流很小，飽和側(cè)勵(lì)磁電流很大，若是按10%誤差選擇的電流互感器，將有可能出現(xiàn)不大于10%IK。max的誤差，因此在差動(dòng)回路中可能出現(xiàn)10%IK。max的不平衡電流。對此只有采用適當(dāng)增大保護(hù)動(dòng)作電流的辦法予以考慮，實(shí)際上在整定計(jì)算時(shí)用同型系數(shù)考慮之。

　　2.2.4 帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流

　　有載調(diào)壓變壓器在運(yùn)行中，常采用改變變壓器分接頭來調(diào)整電壓，這實(shí)際上改變了變壓器的變比，從而增大了差動(dòng)回路中不平衡電流Iub。△U，它與電壓調(diào)節(jié)范圍△U有關(guān)，通常△U最大為±15%。由此產(chǎn)生的不平衡電流可表示為

　　Iub。△U=±(√3 /NTA)*△U*IK。max

　　這一問題的解決一般采用提高保護(hù)動(dòng)作電流來消除影響，但采用分側(cè)比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)可不受帶負(fù)荷調(diào)壓的影響。

　　2.2.5 區(qū)外故障產(chǎn)生的不平衡電流

　　變壓器在正常負(fù)荷狀態(tài)下，電流互感器的誤差很小，這時(shí)差動(dòng)保護(hù)的的回路中的不平衡電流Iunb也很小。但隨著外部短路電流的增大，電流互感器就可能飽和，誤差也隨著增大，這時(shí)不平衡電流也就隨之增大。 Ie 為變壓器額定電流， I 1...... m. 分別為變壓器各側(cè)電流， Icdqd 為穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)起動(dòng)定值， Id 為差動(dòng)電流， Ir 為制動(dòng)電流， kbl 為比率制動(dòng)系數(shù)整定值(0.2≤kbl≤0.75 ),推薦整定kbl=0.5 。

　　穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)按相判別，滿足以上條件時(shí)動(dòng)作。式3-2-1 所描述的比率差動(dòng)保護(hù)經(jīng)過TA 飽和判別，TA 斷線判別(可選擇)，勵(lì)磁涌流判別后出口。式3-2-2 所描述的比率差動(dòng)保護(hù)只經(jīng)過TA 斷線判別(可選擇)，勵(lì)磁涌流判別即可出口。它利用其比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA 飽和時(shí)能可靠正確動(dòng)作。

　　3、結(jié)束語

　　由于保護(hù)誤動(dòng)的原因多方面的，本文只是闡述了差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)拒動(dòng)的部分原因以及一些防范措施，因此僅給新入職的技術(shù)人員提供一些思路，同時(shí)在安裝調(diào)試過程中實(shí)行精細(xì)化管理，把好試驗(yàn)關(guān)，落實(shí)反措條文，提高變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性，避免主變在運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]陳金玉. 繼電保護(hù) 北京: 中國電力出版社

　　[2]孫成寶 繼電保護(hù) 北京: 中國電力出版社

　　[3]國家電力調(diào)度通信中心 繼電保護(hù)培訓(xùn)教材 北京: 中國電力出版社

　　[4] RCS-978系列變壓器成套保護(hù)裝置220kV版技術(shù)說明書 南京南瑞