变压器差动保护误动原因及防范措施

摘要：本文在分析差动保护原理的基础上，通过实例介绍了发生差动保护误动作的具体原因，并提出防止误动的有效措施。

关键词：电力系统；差动保护；二次回路；空载运行；误动作

Abstract: based on the analysis of the basis of the principle of differential protection, this paper happen differential protection misoperation of the specific reasons, and puts forward the effective measures to prevent the misoperation.

Key words: electric power system; Differential protection; The secondary circuit; No-load running; misoperation

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号

1 前言

变压器差动保护用于反映变压器绕组的相间短路，绕组的匝间短路故障，中性点接地故障及引出线的相间短路故障，中性点接地侧引出线的接地故障。在正常运行情况下，流过差动保护差动继电器的不平衡电流应为零，因此差动保护不动作，然而由于变压器种种运行引起不平衡电流，使得差动整定动作电流加大，从而降低保护灵敏度。

随着大容量机组、新建变电站陆续投入电网运行，电力系统不断增大，继电保护的原理结构也越来越复杂。差动保护具有其独特的优点，被广泛应用于变压器的主保护。由于自然灾害或人为的因素，如保护定值整定错误、二次回路接线不规范、电流互感器极性接反等，

造成变压器差动保护误动作的情况时有发生，使用户大面积停电，影响电网的安全稳定运行。但变压器在空载运行的状态下，因差动电流二次回路出现两点接地，也会导致差动保护的误动作，此类安全隐患值得我们在今后的工作中加以高度重视和防范。

2差动原理分析

差动保护被称为具有绝对选择性的快速保护。其原理基于基尔霍夫电流定律。根据基尔霍夫电流定律，电路中任一结点流入与流出的电流相量和为零。将流入元件的电流与流出元件的电流的相量和称为差动电流。如图1所示，当变压器正常运行或发生区外故障时，差动电流为零，差动保护不动作。当发生区内故障时，差动电流不为零，差动保护动作。

图1内部短路时差动保护电流流向图

差动保护由于电流互感器饱和、变压器变比等因素影响，会产生不平衡电流。针对各种因素引起的不平衡电流，采取引入制动电流，使差动保护不误动作。根据差动电流与制动电流比值大小来判断保护是否动作，称为比率差动。由于主变各侧额定电流大小不等，以及各侧电流互感器变比不相同，差动保护要根据变压器变比及各侧电流互感器变比将各侧二次电流进行折算，使差动电流能真实反应实际一次差动电流。

3案例分析

某刚投运的110kV变电站，站内配置有两台主变压器，#1主变运行期间发生两侧断路器跳闸的事故，事故发生前该站运行方式是#1主变在空载运行状态、#2主变在冷备用状态。事故发生后变电站运行人员到现场检查，现场#1主变的两侧断路器在分闸位置，查看主变保护装置，发现#1主变保护装置差动保护动作，装置显示报文“差动保护动作”，显示故障电流A相0.32A，B相0.35A，C相0.41A；查看#2主变保护装置，装置同样显示“差动保护动作”，故障电流A相0.39A，B相0.35A，C相0.38A；检查故障录波及其它监控装置无故障信息。

4检查情况及原因分析

针对保护动作情况对现场进行全面检查分析，初步分析有以下几种原因可能会引起差动保护动作：①差动保护范围内的一次设备发生异常；②差动保护装置误动；③电流回路误接线。根据分析结果进行逐一检查，并结合保护动作前后的系统运行情况分析判断如下：①对

差动保护范围内的一次设备进行全面的检查未发现异常，绝缘测试合格，相关试验项目合格，且故障录波及其他监控装置无故障信息，从而可以确认一次设备无异常；②用继电保护测试仪对差动保护装置进行全面的校验，并带断路器传动试验，保护装置正确动作；③检查差

动保护CT二次接线、极性正确。以上检查项目均未发现异常。最后将变压器高压侧接线端子箱CT接地点拆除后测量绝缘电阻，结果绝缘值显示为零，从而确定差动电流回路存在两点接地的情况。检查发现差动保护屏柜里处有第二个接地点。图2为CT两点接地示意图，图3为两点接地一次接地电流流经差动保护示意图。

图2CT两点接地示意图

按照“继电保护反事故措施”要求电流互感器的二次回路必须分别并且只能有一点接地。独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流互感器二次回路，宜在断路器场地实现一点接地。如图3所示。

图3CT两点接地一次接地电流流经差动保护示意图

从差动保护两点接地电流流向图看，当电力系统发生接地故障时，有较大的接地电流流人变电站地网，两点间会产生较大的电位差，因为即使接地点处在同一接地网络，也并非是绝对等电位，所以在两点之间会出现电位差。差动保护电流二次回路两点接地时，因电位差产生的电流南高地电势通过差动继电器流向低地电势当此电流值大于差动继电器设定的定值时，无论变压器在何种状态(运行、空载、冷备用、热备用)，都会引起差动保护误动作。所以差动保护电流的二次回路必须只能有一点接地。

从以上分析可以看出本次#1主变空载运行及#2主变在冷备用状态下，差动保护误动作原因是由于电流二次回路出现两点接地，同时由于系统发生接地故障，故障电流流过该变电站地网造成的。

5处理措施

造成此次事故的直接原因，是由于#1、#2主变差动电流二次回路出现两点地接，在工程施工及验收过程中没有严格按照继电保护反事故措施要求执行，存在非常大的安全隐患，最后造成投运后变压器差动保护的误动作，针对以上的问题，结合分析情况，提出如下防范措施。

(1)新建或扩、改建工程中对用于差动保护的电流二次回路必须认真把好图纸设计及图纸审查关，包括图纸的初设、会审等每一个环节都要认真审查，马虎不得。特别在保护改造或设备更换的工程中，应注意做好相关保护二次回路的更改设计，这是杜绝留下安全隐患的前提和基础。

(2)施工调试过程中，应严格按照反事故措施、相关规程规定，做好施工人员的技术交底，对有错误的地方应及时提交工程联系单，杜绝“随意施工，野蛮施工”现象。

(3)一、二次设备的接地必须分开，电流互感器的二次回路必须分别并且只能有一点接地。独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流互感器二次回路，宜在断路器场地实现一点接地，确保继电保护装置与接地网的可靠连接，在继电保护室内敷设接地铜排网，接地铜排网与主接地网可靠连接。

(4)在调试验收过程中，每一位调试人员、验收人员都应有严谨的工作态度，一丝不苟。对电流二次回路进行一点接地检查时，将接地点拆除测量绝缘电阻是否合格，检查结束后必须将回路恢复到正常状态下。

(5)为保证继电保护的可靠动作，对新安装或更换后的保护装置，除了正常的调试验收外，必须进行带负荷测试，目的是核对所有接入保护装置的电流和电压的相别、相位、变比、保护的功率方向及二次回路接线，确认其正确后，方可投人运行。

6结语

从以上案例可以知道，任何细小的错误都有可能引起继电保护装置的误动作，哪怕是一根接地线或是设备在空载或备用状态下。因此无论是新建、扩建工程，还是技改工程，都必须充分认识和重视二次回路误接线这个问题，只有在工程施工过程中切实做好技术交底，调试验收工作，提高相关技术人员的意识，按照相关规程、反措要求施工，才能从根本上杜绝不必要的二次回路误接线，从而保证继电保护装置的正确动作和电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]王海盈，陈晨．电力系统继电保护技术探讨[J]．中国电子商务，2010，(2)．

[2]陆省明．综合论述变电站继电保护自动化系统[J].中国科技博览，2010，(30)．