浅议35kv变电站的主变差动保护

王楚坤

摘要：变电站的主变压器是供电系系中非常重要的设备，主变发生故障不仅对电力系统和用户造成重大影响，也使企业安全生产遭受损失，影响企业运作。所以电力变电站变压器必须配备完备、设计合理的保护装置，使得出现危及变压器安全稳定运行的不正常运行状态时，能及早发出信号，防止故障的发生;当发生故障时，能尽快正确切除变压器，使故障造成的损失减到最小，亦使故障后的变压器容易修复。本文通过结合我公司某35KV变电站主变差动保护误动的故障进行分析，以和大家交流。

关键词：35KV;变电站;变压器;差动保护

1 现场情况

我公司35KV变电站2台S9-16000/35型35/6KV主变压器，连接组别为Yd11，变压器保护采用某生产的WBH-92A/05系列微机变压器差动保护装置，主变高低压侧开关柜在连接变压器前期都进行了空投试验，没有异常现象。在变电站整体安装施工完毕后，本单位维护人员配合施工方进行变压器投运试车，在投运1#主变压器时主变差动保护动作，对现场进行检查后没有发现异常现象，将故障报警复位后，进行第二次变压器投运，依然是变压器差动保护动作。

2 变压器差动保护原理

差动保护主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，在变压器正常工作或电流互感器区外发生故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧向故障点提供短路电流，差动保护继电器动作。图1是变压器安装施工时使用的一种接线方式，图中I_A、I_B、I_C、及I_a、I_b、I_c分别为变压器高压侧及低压侧电流互感器二次绕组三相电流。

在正常运行情况下，高压侧I_A=I_A-I_B;I_B=I_B-I_C;I_C=I_C-I_A，通过相位可知I'A'、I'B'、I'C'分别超前I'A'、I'B'、I'C'30°。低压侧I'a=Ia;I'_b=I'_b;I'_c=I_c。因为变压器连接组别为Yd11时，变压器低压侧电流相位将超前高压侧电流相位30°，因此会使二次回路出现不平衡电流，为消除不平衡电流，采用相位补偿，改变电流互感器二次接线，即高压侧电流互感器二次绕组△接，低压侧电流互感器二次绕组Y接，确保变压器差动保护电流互感器二次电流大小相等，方向相反，向量和为零，正常工作时差动保护不动作。

3 原因分析

3.1 变压器本体检查

（1）用2500V兆欧表摇测变压器绕组一次对二次及地绝缘电阻为10000MΩ，二次对一次及地绝缘电阻为10000MΩ，各相吸收比R60/R15均大于1.3。

（2）测量直流电阻。当时变压器温度为19℃，测得高压侧直流电阻AO为1.702Ω，BO为1.70752，CO为1.702Ω。低压侧直流电阻ab为0.782Ω，be为0.782Ω，ca为0.785欧姆。符合变压器运行要求。检查变压器气体继电器、壓力释放阀均无异常，结合以上试验数据判断变压器内部无故障。

3.2 主线路检查

变压器高压侧接线是以架空线为式连接，低压侧输出用电缆连接。考虑线路绝缘电阻降低发生放电，可能导致差动保护动作，分别对高低压侧线路进行了检测、试验。

（1）首先对架空线两侧悬式绝缘子、引线进行检查，没有发现瓷瓶闪络、损坏，引线无短路现象，为确保主线路可靠，将变压器高压侧接线端子拆开，固定好，同时把穿墙瓷套管户内接线拆开，对线路A、B、C三相用25.00V摇表摇测，测得绝缘电阻趋向无穷大。符合标准，高压侧线路完好。

（2）变压器低压侧输出线路由铜母排、支柱绝缘子、6KV铜芯电缆组成。拆下铜母排将电缆两头拆开悬空，在对没有进行表面处理的支柱绝缘子，用2500V摇表测得绝缘电阻趋向无穷大。由于电缆在施工期间已做过直流耐压试验，用2500V摇表摇测后，结果符合要求，主线路没有问题。

3.3 励磁涌流

在对变压器及主回路进行检查、测试后都正常的情况下，考虑是否是在空投变压器时，由于变压器铁芯材质问题，产生励磁涌流较大的原因致使主变差动保护误动。一般变压器在稳态运行时，变压器的励磁电流不大，只有额定电流的2～5%。产生励磁涌流的原因是在变压器任一侧绕组感受到外加电压骤增时，导致变压器铁芯磁路饱和，进而诱发很大的励磁电流，且电流可达额定电流的6～8倍。励磁电流通过电流互感器反应到差动回路中形成不平衡电流，很容易导致主变差动保护误动作。而在防止由于励磁涌流导致差动保护误动方面，我公司使用的WBH-92A/05微机变压器差动综合保护装置采取二次谐波制动法来消除差动保护误动，此方法在微机保护中简单易行，有成熟的应用经验。从WBH-92A/05微机变压器差动综合保护装置保护原理上可以做到防止因励磁涌流而使差动保护误动实际操作性。

3.4 差动保护二次回路检查

由上述原因分析后可知，差动保护范围内的一次设备完好，同时在变压器空投时产生励磁涌流导致差动保护误动的因素也可以消除，因此应该对变压器差动保护二次回路接线进行检查。二次回路中如果将电流互感器线接错，相序错位、极性接反等都可能导致

差动保护动作。

3.4.1 对高压侧开关柜二次回路进行检查

在现场将开关柜负荷侧电流互感器线做一一对应的校线核实，A、B、C三相绕组从互感器二次接线端子到开关柜端子排及保护装置相序正确，而且按设计图纸接线，三相绕组引出线首尾相连，是三角形连接。对低压侧也做了同样的检查，互感器接线为星形连接，从理论上符合变压器差动保护接线要求。

3.4.2 检查电流互感器极性

将电流互感器一次接线拆除，在电流互感器二次接线首尾端子上连接了一块指针式电流表，用一块9V的叠层电池正极接互感器进线端，负极在接触到电流互感器出线端时，指针式电流表向正方向偏转，证明电流互感器极性没有接错，对B、C两相也做了同样的测试，结果都正确。

3.4.3 检查微机保护装置接线

在综合保护屏电流端子到保护装置电流端子都做了细致检查，同时将分合闸、保护跳闸出口接线及装置内部设置也做核实，没有发现问题。经过系统的检查没有查出差动保护动作的原因，二次接线完全符合设计图纸要求，当时现场没有保护装置的使用说明书和技术资料，随后与该保护装置厂家联系，厂家发来了一份《WBH-92A微机变压器差动保护装置技术及使用说明书》，在阅读保护原理时，说明书中提及电流校正的事项，按要求微机差动保护装置电流校正是为了对Y/Δ变压器的Y形侧电流相位进行补偿和各侧电流幅值进行补偿。根据变压器接线组别方式自动补偿，各侧电流互感器接线规定均为星形接线如图2所示。

變压器Y形侧相位补偿。当变压器连接组别为Yd11接线时

式中，I_A1、I_B1、I_C1为A相、B相、C相输入电流，

I_A1、I_B1、I_C1为A相、B相、C相校正后的电流。

综上所述，1#主变差动保护动作的原因是高压侧开关柜差动保护接线与微机综合保护装置规定的接线方式不同。高压侧开关柜原接线是为了连接组别为Yd11型变压器二次电流相位做补偿，而采用电流互感器二次接线为△/Y形。微机保护则在装置中已经做了自动补偿，从而要求高低压侧电流互感器二次接线均为Y/Y形，原接线方式使变压器差动保护中高压侧差动臂电流是低压侧差动臂电流的倍，在变压器投入运行时高低压侧二次电流无法平衡，且差值大于差动保护动作整定值，致使差动保护动作。

4 整改措施

通过与设计单位、施工单位进行沟通、讨论，决定将1#主变高压侧开关柜差动保护二次接线设计图进行修改，实际接线方式依照微机保护装置的规定接线，变更接线后，变压器差动保护的误动作被消除。另一台2#主变也存在同样的问题，一并对2#主变的二次接线也进行了整改，恢复了两台主变的正常投运。

5 结束语

通过以上检查分析，此次差动保护误动作是由于电流互感器二次接线错误造成，主要是工程设计单位与设备制造单位、施工单位出现脱节现象，对图纸和实际施工时的审核不严。为了避免此类故障的发生，应该加强施工各环节的检查，做好设备施工验收工作。

参考文献

[1]叶继.35kV主变差动保护误动作事故的分析[J].电子世界，2010.