主變壓器差動保護動作的原因及處理

　　主變壓器差動保護動作跳閘的原因是：（1）主變壓器及其套管引出線發生短路故障。（2）保護二次線發生故障。（3）電流互感器短路或開路。（4）主變壓器內部故障。處理的原則是：（1）檢查主變壓器外部套管及引線有無故障痕跡和異常現象。（2）如經過第（1）項檢查，未發現異常，但本站（所）曾有直流不穩定接地隱患或曾帶直流接地運行，則考慮是否有直流兩點接地故障。如果有，則應及時消除短路點，然后對變壓器重新送電。差動保護和瓦斯保護共同組成變壓器的主保護。?
　　差動保護作為變壓器內部以及套管引出線相間短路的保護以及中性點直接接地系統側的單相接地短路保護，同時對變壓器內部繞組的匝間短路也能反應。?
　　瓦斯保護能反應變壓器內部的繞組相間短路、中性點直接地系統側的單相接地短路、繞組匝間短路、鐵芯或其它部件過熱或漏油等各種故障。?
　　由上可以看出，差動保護對變壓器內部鐵芯過熱或因繞組接觸不良造成的過熱無法反應，且當繞組匝間短路時短路匝數很少時，也可能反應不出。而瓦斯保護雖然能反應變壓器油箱內部的各種故障，但對于套管引出線的故障無法反應，因此，通過瓦斯保護與差動保護共同組成變壓器的主保護。

　　針對變壓器差動保護在設計、安裝、整定過程中可能出現的各種問題，結合變壓器差動保護原理，提出了帶負荷測試的內容及分析、判斷方法。?

1　引言
　　差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時，一直用于變壓器做主保護， 其運行情況直接關系到變壓器的安危。怎樣才知道差動保護的運行情況呢？怎樣才知道差動保護的整定、接線正確呢？唯有用負荷電流檢驗。但檢驗時要測哪些量？測得的數據又怎樣分析、判斷呢？下面就針對這些問題做些討論。?

2　變壓器差動保護的簡要原理
　　差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工作或區外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流（折算后的電流）相等，差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流和的正比于故障點電流，差動繼電器動作。?

3　變壓器差動保護帶負荷測試的重要性
　　變壓器差動保護原理簡單，但實現方式復雜，加上各種差動保護在實現方式細節上的各不相同，更增加了其在具體使用中的復雜性，使人為出錯機率增大，正確動作率降低。比如許繼公司的微機變壓器差動保護計算Y-△接線變壓器Y型側額定二次電流時不乘以，而南瑞公司的保護要乘以。這些細小的差別，設計、安裝、整定人員很容易疏忽、混淆，從而造成保護誤動、拒動。為了防范于未然，就必需在變壓器差動保護投運時進行帶負荷測試。
4　變壓器差動保護帶負荷測試內容
　　要排除設計、安裝、整定過程中的疏漏（如線接錯、極性弄反、平衡系數算錯等等），就要收集充足、完備的測試數據。
　　1．差流（或差壓）。變壓器差動保護是靠各側CT二次電流和——差流——工作的，所以，差流（或差壓）是差動保護帶負荷測試的重要內容。電流平衡補償的差動繼電器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差動繼電器），用鉗形相位表或通過微機保護液晶顯示屏依次測出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差流，并記錄；磁平衡補償的差動繼電器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差動繼電器），用0.5級交流電壓表依次測出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差壓，并記錄。
　　2．各側電流的幅值和相位。只憑借差流判斷差動保護正確性是不充分的，因為一些接線或變比的小錯誤，往往不會產生明顯的差流，且差流隨負荷電流變化，負荷小，差流跟著變小，所以，除測試差流外，還要用鉗形相位表在保護屏端子排依次測出變壓器各側Ａ相、Ｂ相、Ｃ相電流的幅值和相位（相位以一相PT二次電壓做參考），并記錄。此處不推薦通過微機保護液晶顯示屏測量電流幅值和相位。?

　　3．變壓器潮流。通過控制屏上的電流、有功、無功功率表，或者監控顯示器上的電流、有功、無功功率數據，或者調度端的電流、有功、無功功率遙測數據，記錄變壓器各側電流大小，有功、無功功率大小和流向，為CT變比、極性分析奠定基礎。
　　負荷電流要多大呢？當然越大越好，負荷電流越大，各種錯誤在差流中的體現就越明顯，就越容易判斷。然而，實際運行的變壓器，負荷電流受網絡限制，不會很大，但至少應滿足所用測試儀器精度要求，以及差流和負荷電流的可比性。若二次負荷電流只有0.2A而差流有65mA時，判斷差動保護的正確性就相當困難。?

5　變壓器差動保護帶負荷測試數據分析
　　數據收集完后，便是對數據的分析、判斷。數據分析是帶負荷測試最關鍵的一步，如果馬虎，或對變壓器差動保護原理和實現方式把握不夠，就會讓一個個錯誤溜走，得出錯誤的結論。那么對于測得的數據我們應從哪些方面著手呢？
5.1　看電流相序
　　正確接線下，各側電流都是正序：Ａ相超前Ｂ相，B相超前C相，C相超前A相。若與此不符，則有可能：
　　ａ．在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應，比如端子箱內定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上，這種情況在一次設備倒換相別時最容易發生。
　　ｂ．從端子箱到保護屏的電纜芯接反，比如一根電纜芯在端子箱接A相電流回路，在保護屏上卻接B相電流輸入端子，這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。
5.2　看電流的對稱性
　　每側Ａ相、Ｂ相、Ｃ相電流幅值基本相等，相位互差120°，即Ａ相電流超前Ｂ相120°，B相電流超前C相120°，C相電流超前A相120°。若一相幅值偏差大于10%，則有可能：
　　ａ．變壓器負荷三相不對稱，一相電流偏大或一相電流偏小。
　　ｂ．變壓器負荷三相對稱，但波動較大，造成測量一相電流幅值時負荷大，而測另一相時負荷小。
　　ｃ．某一相CT變比接錯，比如該相CT二次繞組抽頭接錯。?
　　ｄ．某一相電流存在寄生回路，比如某一根電纜芯在剝電纜皮時絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減小。
　　若某兩相相位偏差大于10%，則有可能：
　　ａ．變壓器負荷功率因數波動較大，造成測量一相電流相位時功率因數大，而測另一相時功率因數小。
　　ｂ．某一相電流存在寄生回路，造成該相電流相位偏移。
5.3　看各側電流幅值，核實CT變比
　　用變壓器各側一次電流除以二次電流，得到實際CT變比，該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大于10%，則有可能：
　　ａ．CT的一次線未按整定變比進行串聯或并聯。
　　ｂ．CT的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。
5.4　看兩（或三）側同名相電流相位，檢查差動保護電流回路極性組合的正確性
　　這里要將兩種接線分別對待，一種是將變壓器Y型側CT二次繞組接成△，另一種是變壓器各側ＣＴ二次繞組都接成Ｙ型。對于前一種接線，其兩側二次電流相位應相差180°（三圈變壓器，可分別運行兩側，來檢查差動保護電流回路極性組合的正確性），而對于后一種接線，其兩側二次電流相位相差角度與變壓器接線方式有關。比如一臺變壓器為Y-Y-△-11接線，當其高、低壓側運行時，其高壓側二次電流應超前低壓側（11—6）×30°，而當其高、中壓側運行時，其高壓側二次電流和中壓側電流仍相差180°。若兩側同名相電流相位差不滿足上述要求（偏差大于10°），則有可能：?

　　ａ．將CT二次繞組組合成△時，極性弄錯或相別弄錯，比如Y-Y-△-11變壓器在組合Y型側CT二次繞組時，組合后的A相電流應在A相CT極性端和B相CT非極性端（或A相CT非極性端和B相CT極性端）的連接點上引出，而不能在A相CT極性端和C相CT非極性端（或A相CT非極性端和C相CT極性端）的連接點上引出。
　　ｂ．一側CT二次繞組極性接反。在安裝CT時，由于某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時，二次極性要做相應顛倒，如果二次極性未顛倒，就會發生這種情況。
5.5　看差流（或差壓）大小，檢查整定值的正確性
　　對勵磁電流和改變分接頭引起的差流，變壓器差動保護一般不進行補償，而采用帶動作門檻和制動特性來克服，所以，測得的差流（或差壓）不會等于零。那用什么標準來衡量差流（或差壓）合格呢？ 對于差流，我們不妨用變壓器勵磁電流產生的差流值為標準。比如一臺變壓器的勵磁電流（空載電流）為1.2%, 基本側額定二次電流為5A，則由勵磁電流產生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我們衡量差流合格的標準。對于差壓，我們引用《新編保護繼電器校驗》中的規定：差壓不能大于150mv。如果變壓器差流不大于勵磁電流產生的差流值（或者差壓不大于150mv），則該臺變壓器整定值正確；否則，有可能是：?
　　ａ．變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致。對此，我們有以下證實方法：根據實際分接頭位置對應的額定電壓或運行變壓器各側母線電壓，重新計算變壓器各側額定二次電流，再由額定二次電流計算各側平衡系數或平衡線圈匝數，再將計算出的各側平衡系數或平衡線圈匝數擺放在差動保護上，再次測量差流（或差壓），如果差流（或差壓）滿足要求，則說明差流（或差壓）偏大是由變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致引起，變壓器整定值仍正確，如果差流（或差壓）不滿足要求，則整定值還存在其它問題。
　　ｂ．變壓器Ｙ型側額定二次電流算錯。由于微機變壓器差動保護在“計算Y型側額定二次電流乘不乘”問題上沒有統一，所以，整定人員容易將Ｙ型側額定二次電流算錯，從而，造成平衡系數整定錯。
　　ｃ．平衡系數算錯。計算平衡系數時，通常是先將基本側平衡系數整定為1，再用基本側額定二次電流除以另側電流得到另側平衡系數，如果誤用另側額定二次電流除以基本側電流，平衡系數就會算錯。
　　ｄ．5.1—5.4中列舉的各種因素，都會最終造成差流（或差壓）不滿足要求，但我們只要按照5.1—5.4依次檢查，就會將這些因素一個個排除，此處就不再贅述。?
6　結束語
　　帶負荷測試對變壓器差動保護的安全運行起著至關重要的作用，對其我們要有足夠的重視。帶負荷測試前，要深入了解變壓器差動保護原理、實現方式和定值意義，熟悉現場接線；帶負荷測試中，要按照帶負荷測試內容，認真、仔細、全面收集數據；帶負荷測試后，要對照上述5條分析方法，逐一檢查、逐一判斷。只要切實做到了這三點，變壓器差動保護就萬無一失了。?

參考文獻
[1] 賀家李等，電力系統繼電保護原理[M]，北京，水電出版社，1984.
[2] 王鈞英等，新編保護繼電器校驗[M]，北京，中國電力出版社，1998.
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