变压器零差保护相关技术探讨及主变跳闸分析

顾亚琴

泰州市姜堰区供电公司 225500

摘要：电力变压器是电力系统的有机组成部分，是非常重要的设备，为了保障电力系统运行的稳定性，就需要应用灵敏度高、原理简单的分相电流差动保护或者零序电流差动保护。零序电流差动保护对于接地短路故障反应灵敏度非常高，不会受到变压器调压分接头因素的影响，励磁涌流对于其影响也非常小，因此，零序电流差动保护是现阶段最为简单、可靠的装置。本文主要分析变压器零差保护相关技术探讨及主变跳闸的原因和注意事项。

关键词：变压器零差保护相关技术；主变跳闸；分析

电力变压器是电力系统的有机组成部分，是非常重要的设备，如果电力变压器出现故障，将会给电力系统的安全带来极为不利的影响，为了避免变压器的运行出现问题，变压器需要设置差动保护与瓦斯保护，其中，差动保护属于电气量保护的一种。

变压器差动保护区中有原绕组与副绕组磁耦合，各种类型的差动保护都存在过激磁工况与励磁涌流下防止误动问题，励磁涌流是非常复杂的，其内部数据分散，在近年来电力系统静止补偿电容器的影响之下，导致内部短路暂态的电流常常与励磁涌流出现混淆。有关数据显示，我国电力系统变压器差动保护正确率不足70%，为了保障电力系统运行的稳定性，就需要应用灵敏度高、原理简单的分相电流差动保护或者零序电流差动保护。

1 变压器零序电流差动保护特征分析

与同等容量的普通变压器相比而言，自耦变压器有很多优势，目前我国大多数高电压等级大容量变压器都是应用自耦变压器，为了提升接地故障保护动作灵敏度与准确度，就必须要配置好相应的零序电流差动保护措施。

零序电流差动保护对于接地短路故障反应灵敏度非常高，不会受到变压器调压分接头因素的影响，励磁涌流对于其影响也非常小，因此，零序电流差动保护是现阶段最为简单、可靠的装置。但是，零序电流差动保护也存在着一定的不足，其中最大的弊端就是零序电流差动保护负荷电流与工作电压检验存在一定的困难，如果电流互感器或者二次接线出现极性错误，就很容易出现电流差动保护误动作的问题。

2 主变零差保护的应用分析

双绕组变压器是应用范围最广的变压器，如果一侧出现了单相接地短路的问题，其比率差动保护的灵敏度就会受到严重的影响，实际上，变压器零序差动保护动作电流并不会受到变压器调压分接头因素的影响，这就可以有效提升保护灵敏度。传统零差保护是应用了零序电流门槛跳闸的原理，从变压器中性点位置接入，在运动以及启动时，中性点位置大都没有电流的，在投产检测时基本上不存在误差问题。就现阶段来看，常用的零序比率差动保护零序电流都是装置自产，二次零序电流由软件负责调整，这就能够避免系统出现接线问题，可以保障系统运行的有效性。

3 某主变启动过程跳闸方式

2013年3月11日，某120MVA主变220KV侧开关在从热备用转到主变充电过程中，主变开关出现了跳闸的问题，A、B保护柜中故障显示为：“零序比率差动动作”，系统未启动故障录波，检查主变本体的外管显示无异常，实施绝缘高压试验、变比实验、直流电阻实验，均无异常，油样色谱分析结果正常，因此可以断定并非主变故障。

3.1 主变空投波形与TA暂态误差

下图图1是I侧电流与公共绕组侧电流波形示意图，其采样速率为24点/周期，从图中可以得出，公共绕组电流在空投阶段就发生了畸变的问题，但是持续的时间并不长，约为半个周期。I侧C相电流波副约为0.5A，其公共绕组侧电流出现严重的畸变，在空投初期，就出现暂态饱和的问题。

图1

3.2 TA等值电路分析

TA等值电路详见图2。

图2 TA等值电路

其中，I1、Z1分别为二次侧一次电流与一次线圈阻抗，IU与ZU1属于励磁电流与励磁阻抗，I2与Z2属于TA二次电流与二次线圈阻抗，E2与ZL分别指感应电势与二次负载阻抗。

3.3 二次负载阻抗

如果主变公共绕组TA比值误差共计10%，那么励磁电流占比10%，二次电流I1与I2共计占比90%，公共绕组TA二次电流是5A，如果TA一次流入电流是TA一次电流的m倍，那么根据比例可以计算出m=2IU，实际测量结果显示，主变公共绕组差动变比数值是600/5，ZL为0.7Ω，R2为0.32Ω。

根据如上的计算结果可以得出，如果出现外部故障或者内部故障，且公共绕组TA传变在正常范围中，TA稳态误差控制在10%之内即可满足要求。

4 主变跳闸原因与对策探讨

零差保护中的所有保护对象都是用电路进行连接的，除了磁耦合独立绕组，从原则上进行分析，变压器空载合闸产生的励磁电流对于零差保護来说属于穿越性电流，并不会产生不平衡电流。就现阶段来看，初始运行阶段，为了提升微机差动保护的运行可靠性与灵敏性，需要将差动保护比率与最小动作值设置在较小的范围中，如果变压器在运行过程中出现了区外故障问题，变压器剩磁与空充阶段数据不一致，就会导致TA的稳态特性与暂态特性发生变化，就会出现误动作的问题。

对于系统的运行而言，TA暂态特性会直接影响主变零差保护运行的可靠性，为了避免主变跳闸问题的发生，对于主变零差保护侧TA需要应用同样类型的设备，本系统主变零差保护使用的是10PTA，这与公共绕组中的LRD-35型TA存在着很大的差异，因此，主变空载合闸冲击的过程中，就会出现TA暂态特性不同的问题，在这一因素的影响下，主变励磁电流中产生的直流分量会致使公共绕组TA过于饱和，形成零差保护出口，因此，必须要将TA更换。

在接线方式上，一般的自耦变压器零序电流差动保护都是利用变压器的中压位置与高压位置，公共绕组中的电流互感器高压侧与中压侧电流互感器表现的是负值，公共绕组的电流互感器也为负值，该种接线方式是适宜的。

5 结果

本研究与具体的工程结合，分析了变压器零差保护的相关技术已经主变跳闸的原因，结果显示，本系统主变零差保护使用的是10PTA，这与公共绕组中的LRD-35型TA存在着很大的差异，因此，出现了主变跳闸问题。为了保障系统运行的安全性与可靠性，应该定期进行检验，如果发现异常，要及时进行解决，避免由于跳闸给人们的生活与生产带来损失。此外，电力企业还要加强对技术人员的培训与教育，提升他们的检修水平与责任意识，改善他们的待遇水平，为他们提供进修的机遇，将各种安全故障消除在萌芽，只有采取这种多元化的措施，才能够真正提升电力系统运行的安全性。

参考文献：

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