文摘：干式變壓器差動(dòng)保護(hù)是通過反映干式變壓器兩端電流互感器二次電流流入差動(dòng)繼電器的電流差來動(dòng)作的。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)無故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中的不平衡電流應(yīng)接近零。但是，在某些情況下，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)沒有故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中仍然存在較大的不平衡電流。介紹了干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的這一特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要分析了干式變壓器差動(dòng)保護(hù)兩種誤動(dòng)作的原因。關(guān)鍵詞：干式變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流誤動(dòng)原因分析

向前

差動(dòng)保護(hù)是通過一定的通信通道縱向連接電氣設(shè)備兩端的保護(hù)裝置，比較兩端的電量，從而判斷保護(hù)是否動(dòng)作。根據(jù)基爾霍夫定律，流入和流出保護(hù)范圍的電流應(yīng)相等(干式變壓器應(yīng)歸入同一側(cè))。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，流入和流出的電流不相等。差動(dòng)保護(hù)就是基于這種不平衡電流。因此，這種保護(hù)方法具有較高的動(dòng)作選擇性和靈敏度，適用于保護(hù)大容量、大電流、高電壓、高靈敏度要求的電氣設(shè)備。因此，該方法被廣泛用于大容量、高壓干式變壓器的保護(hù)，并以其優(yōu)越的保護(hù)性能成為大容量、高壓干式變壓器的主要保護(hù)方法。但值得注意的是，干式變壓器在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上有一定的特點(diǎn)，因此在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)沒有故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置也存在較大的不平衡電流，可能會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)作。此外，即使考慮并糾正干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的這些特點(diǎn)，由于該保護(hù)裝置的復(fù)雜性，在某些情況下也經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些誤操作。簡(jiǎn)要分析了干式變壓器差動(dòng)保護(hù)兩種誤動(dòng)作的原因。

1.干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)1。干式變壓器勵(lì)磁涌流的存在干式變壓器的勵(lì)磁電流(勵(lì)磁電流)只流過干式變壓器的一側(cè)，因此通過電流互感器作用于差動(dòng)回路時(shí)會(huì)形成不平衡電流。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，干式變壓器的勵(lì)磁電流很小，只有額定電流的2-5%。當(dāng)故障發(fā)生在差動(dòng)范圍之外時(shí)，由于電壓降低，勵(lì)磁電流降低。所以兩種情況下形成的不平衡電流都很小，對(duì)干式變壓器差動(dòng)保護(hù)影響不大。然而，當(dāng)干式變壓器空載運(yùn)行且外部故障消除后電壓恢復(fù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)大的勵(lì)磁電流，即浪涌電流。這種現(xiàn)象的存在是由干式變壓器的鐵芯飽和和剩磁引起的。具體分析如下：當(dāng)二次側(cè)開路，一次側(cè)接入電網(wǎng)時(shí)，一次回路方程為u1=umcos(wt )=i1R1 N1d/dt (1)u1:一次電壓，um:一次電壓峰值，:合閘瞬間電壓初始相角，R1:干式變壓器一次繞組電阻。

I1R1比較小，在瞬態(tài)過程分析的初始階段可以忽略不計(jì)，所以u(píng)mcos(wt)=n1d/dt d=(um/n1)cos(wt)dt積分，=(um/n1)sin(wt)c=m sin(wt)cm為主磁通峰，c為積分常數(shù)。設(shè)t=0，=0時(shí)鐵芯無剩磁，所以c=-msin，所以空載合閘磁通為= msin (2)。根據(jù)公式(2)，空載合閘磁通的大小與電壓的初始相角有關(guān)。考慮較壞情況，當(dāng)=900時(shí)，電壓過零= msin (WT900)-。 #p#分頁標(biāo)題#e#

圖1電壓過零點(diǎn)時(shí)干式變壓器主磁通的變化

磁通量有兩個(gè)分量，周期分量mcoswt和非周期分量m，此時(shí)磁通量的較大值是穩(wěn)態(tài)時(shí)的兩倍。如果同時(shí)考慮剩磁的影響，這個(gè)值甚至更大。我們知道干式變壓器正常工作在鐵芯磁化曲線的拐點(diǎn)附近，此時(shí)鐵芯接近或略飽和。當(dāng)磁通量達(dá)到2倍m以上時(shí)，鐵芯高度飽和(見圖2)。圖2磁化曲線確定的閉合電流圖

從圖2可以看出，此時(shí)干式變壓器的勵(lì)磁電流大大增加，達(dá)到額定電流的6~8倍。由于勵(lì)磁電流只出現(xiàn)在干式變壓器的一側(cè)，差動(dòng)繼電器會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡電流。此后，由于R1的存在，非周期分量衰減，值將減小。綜上所述，涌流的大小和衰減時(shí)間與外加電壓、鐵芯剩磁的大小和方向、回路阻抗、干式變壓器的容量和鐵芯的性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于三相交流干式變壓器，由于三相相差1200，所以在任意時(shí)刻至少有兩相會(huì)有不同的涌流。2.干式變壓器每側(cè)繞組的連接方式不同。在我規(guī)定的干式變壓器五種標(biāo)準(zhǔn)接線組別中，經(jīng)常使用的是35kV Y/D-11雙繞組干式變壓器。這種接線方式下干式變壓器兩側(cè)的電流差為300。為了防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，需要盡量調(diào)整CT二次回路的接線和變比，使電源側(cè)和負(fù)載側(cè)CT二次電流相差1800，大小相等。這樣可以消除Y/D-11干式變壓器接線對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。為了達(dá)到上述目的，干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的TA接線如圖3所示

圖3Y/D-11型接線組干式變壓器差動(dòng)保護(hù)變壓器接線圖

IA1、IB1、IC1指高壓側(cè)電流IA2、IB2、IC2指二次電流Ia1、Ib1、Ic1指低壓側(cè)電流Ia2、Ib2、Ic2指連接到干式變壓器低壓側(cè)CT的二次電流。根據(jù)接線圖，在設(shè)計(jì)干式變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，干式變壓器的一次側(cè)電流互感器與主電路連接成一個(gè)Y/D-5型接線組。干式變壓器二次側(cè)的CT作為D/Y-7接線組與主回路相連。這種連接方法可以使差分電路1800中的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的TA二次電流產(chǎn)生相位差。圖4顯示了該連接組的向量分析。(a)Y側(cè)干式變壓器電流矢量圖(b)Y側(cè)TA二次側(cè)Y/D-5電流矢量圖

但當(dāng)電流互感器采用上述聯(lián)結(jié)方法時(shí)，CT接成D型側(cè)差動(dòng)臂中電流又增大 倍。為使兩側(cè)電流的大小相等，在選擇CT變比時(shí)應(yīng)滿足 nLy/nLd=nT 這樣就消除了Y/D-11聯(lián)結(jié)組對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。2、 電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同

  由于干式變壓器兩側(cè)電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比而且干式變壓器的變比也是一定的，因此三者不能準(zhǔn)確的滿足 nLy/nLd=nT的要求。此時(shí)差動(dòng)回路就有不平衡電流流過使保護(hù)裝置誤動(dòng)。所以通常利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈來消除或減小這個(gè)差值。即用平衡線圈彌補(bǔ)實(shí)際變比與理想值之間的差，使兩臂電流差接近零，從而消除或盡量減小不平衡電流。#p#分頁標(biāo)題#e#

4、兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同

  如果干式變壓器兩側(cè)互感器型號(hào)不同，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流（歸算到同側(cè)）也就不同。因此產(chǎn)生在兩臂的電流差就較大，它將影響保護(hù)的動(dòng)作，所以應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)為1的互感器。

5、干式變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭

  帶負(fù)荷調(diào)整干式變壓器的分接頭是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的干式變壓器來調(diào)整電壓的方法。改變分接頭就是改變了干式變壓器的變比，對(duì)于已調(diào)整好的差動(dòng)保護(hù)裝置將產(chǎn)生較大的不平衡電流。由于干式變壓器有載調(diào)壓是帶負(fù)荷連續(xù)調(diào)節(jié)的，而差動(dòng)保護(hù)是不可以帶電進(jìn)行調(diào)整，所以在整定時(shí)必須考慮這個(gè)因素。

二、干式變壓器差動(dòng)保護(hù)兩種誤動(dòng)原因的簡(jiǎn)單分析

1、二次側(cè)負(fù)載在流過短路電流下，不能滿足CT10%誤差曲線的要求。在電流互感器接入系統(tǒng)容量變化或新裝保護(hù)投入運(yùn)行時(shí)，不可忽略根據(jù)差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)穿越干式變壓器的較大短路電流和實(shí)測(cè)的差動(dòng)回路二次負(fù)荷，較核保護(hù)用CT的10%誤差曲線是否滿足要求。確保CT在10%誤差范圍內(nèi)。如果不滿足CT的10%誤差曲線要求，由于CT的容量不足以提供二次負(fù)荷所需的要求，在故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)、誤動(dòng)直接影響差動(dòng)保護(hù)的可靠性。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大CT變比，并重新較核CT的10%誤差曲線直到符合要求。

2、差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接地方式不當(dāng)

  差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接地時(shí)，各側(cè)TA的二次電流回路必須通過一點(diǎn)接于地網(wǎng)，因?yàn)樽冸娬镜慕拥鼐W(wǎng)絡(luò)之間并非絕對(duì)等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，有較大的電流流入地網(wǎng)，各點(diǎn)之間的電位差較大。如果差動(dòng)保護(hù)二次電流回路接在地網(wǎng)的不同點(diǎn)，它們之間的電位差產(chǎn)生的電流將流入保護(hù)裝置，影響差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性甚至使之誤動(dòng)。所以各側(cè)CT的二次電流回路應(yīng)并聯(lián)后接到保護(hù)裝置的差動(dòng)電流回路中，所有電流回路必須在并聯(lián)的公共點(diǎn)處接地（如圖三所示）。

三、結(jié)束語

  干式變壓器差動(dòng)保護(hù)是干式變壓器的主保護(hù)，要求有很高的可靠性，而干式變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，先具特點(diǎn)，所以必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析各個(gè)細(xì)節(jié)，了解干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)，采用相應(yīng)措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護(hù)可靠動(dòng)作。