某110kV变压器差动保护的误动讨论

某110kV变压器差动保护的误动讨论

谭春燕

国网湖南省电力有限公司永州供电分公司   湖南  永州  425000

摘要：变压器差动保护作为变压器的主保护，其保护范围是变压器各侧电流互感器之间的一次电气设备。它通过电气量的变化反映变压器内部故障，如变压器引线及内部线圈的匝间短路故障、严重的层间短路故障、大电流接地系统中线圈及引线的接地故障等，并迅速而有选择地切除保护范围内的故障设备，防止事故扩大，降低损失。但在实际运行中，受电流互感器差动绕组二次回路接触不良、断线、短路以及保护装置整定不合适等诸多因素影响，会出现变压器差动保护误动作情况。

关键词：110kV变压器；差动保护；误动

一、110kV变压器差动保护装置原理

差动保护装置原理如图1所示。分别有4侧电流输入，差动电流即由此4侧电流I1、I2、I3、I4构成，其以差动继电器动作量的作用存在，其中，中压侧的后备保护动作量由I3构成，低压侧的后备保护动作量由I4构成。在差动保护装置内部，软件负责对各侧电流相位差进行自动校正，其中各侧电流互感器的接线使用星形模式，各电流均指向变压器的方向。该装置并不需要中间电流互感器外接，其通过软件便可完成各侧电流平衡系数的调整。

二、110kV侧设配电装置时的差动保护配置

对于110kV侧设有断路器的线路变压器组，其差动保护配置相对简单，类似于单母线接线方式下的保护配置方式。110kV侧电流信号取自配电装置电流互感器二次回路，110kV线路保护根据工程特点配置带差动的主保护或者不带差动的距离保护，主变差动保护配置变压器纵联差动保护。线路保护和主变保护跳闸出口均动作于110kV断路器。

三、110kV侧无配电装置时的差动保护配置

对于110kV侧未设置配电装置的线路变压器组，由于其在高压侧没有断路器，高压侧继电保护装置不能实现高压侧就地跳闸功能。为解决上述问题，可以通过下面几种方式实现：

（一）通过上级110kV断路器实现保护功能

110kV线路作为主变压器高压侧的一部分整体纳入变压器差动保护的范围内，从而不必配置单独的线路保护装置。由于主变压器高压侧没有配电装置，主变压器保护高压侧电流取自变压器高压侧套管电流互感器二次侧，高压侧跳闸接点通过二次控制电缆接至上级110kV断路器跳闸出口回路。该方式适用于主变压器距离上级110kV配电装置不远（不超过500m）的场合，距离太远将增加电流回路及跳闸出口回路二次控制电缆的长度。随着电流回路二次控制电缆的线路长度增加，控制电缆的阻抗将影响主变压器正常运行差动保护装置高、低压侧的电流平衡，在主变压器保护装置整定时需要以提高差动保护起动门槛为代价来躲开两侧因为二次回路电缆阻抗不同产生的不平衡电流，而提高起动门槛又将降低差动保护的动作灵敏度，从而降低了保护装置的可靠性。实际工程中该方式的线路变压器差动保护应用很少。

（二）通过线路保护装置的远跳功能实现保护功能

该方式下继电保护配置主变压器仍然配置常规的变压器差动保护，110kV线路保护则选择具备远跳功能的光纤通道电流差动保护装置，并与对侧线路保护装置选择同型号同规格产品。线路变压器组110kV侧线路保护和变压器保护的电流均取自主变压器高压侧套管电流。当线路部分发生故障，线路两侧差动电流超过整定值时，本侧线路保护装置与对侧线路保护配合，由对侧线路保护装置起动实现上级110kV断路器的分闸功能。当主变压器发生故障时，变压器高低压侧差动电流大于整定值时，主变差动保护装置起动跳闸，其跳闸接点接入到本侧线路保护装置的“远跳”开关量输入回路，通过线路保护的远方跳闸功能起动对侧线路保护装置发出跳闸信号，从而实现上级110kV断路器跳闸功能。该种方式下可以实现对110kV线路和主变压器的分别保护，可以区分线路故障和变压器故障，也不影响线路保护的重合闸功能，且线路变压器组的跳闸信号是通过光纤而非二次控制电缆传输到上级变电站，不受线路长度的限制，大大提高了传输的可靠性，在线路变压器组的工程实践中广泛应用。

（三）线路变压器组光纤大差保护

该方式下线路变压器组采用包含线路和主变压器大差动保护。差动保护范围为上级110kV断路器至主变压器低压侧。光纤差动保护电流信号取自上级变电站110kV侧电流互感器和主变压器低压侧电流互感器，线路变压器组故障时跳上级110kV断路器和主变低压侧断路器。

由于变压器两侧接线组别不同，两侧电流存在幅值差和相位差，导致输入保护装置的两侧原始电流幅值和相位也不同，需要在保护装置中进行幅值和相位调整，确保正常运行时差动保护装置中电流平衡。该方式只配置一套保护可以同时实现线路和主变压器的保护功能，保护配置简洁、灵敏性高，缺点是不能区分线路故障和主变压器故障，线路故障时不能起动线路重合闸。实际工程中应用不多。

四、某110kV变压器差动保护的误动实例分析

某公司110kV降压站正常运行中的主变压器(型号:SZ9－7500－110/6)突然跳闸，微机综合保护装置显示“1#主变6kV差动保护分本侧(6kV)、分对侧(110kV)”，无其他告警信号。跳闸造成全站停电，公司生产被迫中断。该1#变压器主供公司矿井生产用电，运行平均负荷率70%左右，故障跳闸前负荷没有激增现象。

调试技术人员通过检查排除变压器本体内部及110kV侧和6kV侧至电流互感器间一次故障的可能性，重点排查变压器二次保护回路。在检查差动保护回路时发现，1#主变6kV侧441差动组C相电流端子已烧坏，导线绝缘层部分烧损，B相端子外壳连带损坏，测量441差动组C相回路为断路状态。现场更换烧坏的差动组两相电流端子，对1#主变进行保护联动试验，无异常后，恢复变压器供电。运行正常。分析认为，由于配电运行检查维护不到位，6kV侧差动组(441)电流C相端子从开始的接触不良，发热、打火到最终形成开路，二次回路产生差流达到差动保护整定值，造成变压器差动保护动作，开关跳闸。

五、结束语

在电力系统运行的过程中变压器是确保系统运行电压调控的重要设备，而差动保护装置是确保变压器能够稳定运行的重要保护装置，因此一定要确保差动保护装置的质量，确保发生问题时其能够在第一时间进行系统的保护。此外还应当避免误动的产生，在遇到问题时尽快排查，找出问题的所在，确保系统的稳定运行，保证人们的日常用电。

参考文献

[1]110kV变压器差动保护差流异常数据分析及处理探究[J].何君霞.中国设备工程.2021(S2)

[2]110kV变电所主变压器差动保护误动事故分析[J].樊立攀.电气时代.2021(02)