電力變壓器縱差保護運行工作中容易出現(xiàn)的問題及其處理方

電力變壓器縱差保護是所有電氣元件差動保護中最復(fù)雜的一種。在運行過程中，保護誤動作的現(xiàn)象也時有發(fā)生，在1997年華北電網(wǎng)220kV及以上變壓器不正確動作統(tǒng)計中，共不正確動作18次，其中變壓器縱差保護不正確動作5次，約占不正確動作的1/3。分析造成縱差保護誤動和拒動的原因，有運行維護和管理上的問題，也有制造、安裝和設(shè)計上的問題。本文就運行工作中容易出現(xiàn)的問題進行分析并介紹處理方法。
1.由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡的電流
變壓器在正常運行時，勵磁電流只流過電源側(cè)，在縱差保護中將產(chǎn)生不平衡電流。一般情況下勵磁電流為額定電流的3%～8%，大型變壓器的勵磁電流相對較小，一般小于1%。在外部故障時，由于電壓降低，勵磁電流也相應(yīng)減少，其影響就小。但是，在變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，則可能產(chǎn)生數(shù)值很大的勵磁涌流，其數(shù)值可達變壓器額定電流的6～8倍。勵磁涌流中含有大量的非周期分量和高次諧波分量，其中以二次諧波為主，在波形中還會出現(xiàn)間斷角。
變壓器縱差保護中減小勵磁涌流影響的方法：（1）采用BCH型具有速飽和變流器的繼電器，當(dāng)外部故障時，所含非周期分量的最大不平衡電流能使速飽和變流器的鐵芯很快飽和，致使不平衡電流難以傳變到差動繼電器的線圈上，保證差動保護不會誤動。內(nèi)部故障時，速飽和變流器的一次線圈中雖然也有非周期分量，但它的衰減速度很快，一般2個周期衰減完畢，以后變流器中通過的全是周期性的短路電流，所以繼電器能靈敏動作。（2）微機型變壓器縱差保護多采用二次諧波制動原理，如在外部故障切除時差動保護誤動作，保護為分相制動方式時可設(shè)為最大相制動方式，即或門制動方式，并在或門制動方式的基礎(chǔ)上，減小二次諧波制動系數(shù)，可取10%～12%。考慮到系統(tǒng)容量大、外部短路故障切除時五次諧波也較大的因素，可增設(shè)五次諧波制動措施。如一個變壓器有兩套差動保護，可采用波形對稱原理來識別勵磁涌流。因為波形對稱原理比二次諧波制動識別勵磁涌流要靈敏、可靠。
2.電流互感器二次回路接線錯誤
歷年來變壓器縱差保護誤動作的原因之一總有互感器二次端子極性接錯造成事故的教訓(xùn)，這說明基層的繼電保護人員基本功不扎實，沒有按照正確的設(shè)計圖紙施工，調(diào)試人員也沒有認真執(zhí)行調(diào)試規(guī)定。
在新安裝、定期試驗或二次回路有改動時，變壓器縱差保護正式投運以前，必須在變壓器帶負荷條件下，用高內(nèi)阻電壓表測量差動回路的不平衡電壓，該不平衡電壓應(yīng)符合規(guī)程要求;還應(yīng)測量變壓器各側(cè)二次電流的大小和相位，作出六角向量圖，檢查各側(cè)同名相電流的向量和應(yīng)為零或近似于零，這說明接線正確，才能正式投運變壓器縱差保護。
3.縱差保護電流互感器二次回路接觸不良或開路
因互感器二次回路接觸不良或開路而使縱差保護誤動作的現(xiàn)象，年年都有發(fā)生。因此，應(yīng)該加強對差回路差流的運行監(jiān)視及對保護裝置維護，在保護裝置安裝調(diào)試之后，或變壓器大修后投運之前，應(yīng)仔細檢查電流互感器二次回路，擰緊二次回路中各接線端子的螺絲，且螺絲上應(yīng)有彈簧墊或防振片。也可以采用兩根電纜并聯(lián)作為縱差保護的二次引線，來防止發(fā)生二次回路開路。
4.變壓器縱差保護二次回路的接地問題
有些單位沒能認真執(zhí)行系統(tǒng)反措要求，電流回路存在兩點接地現(xiàn)象，一個接地點在保護柜內(nèi)，另一個在開關(guān)端子箱內(nèi)。這樣兩個接地點之間的地電位相差較大，在雷雨天氣或附近有電焊作業(yè)時，易在差動元件中產(chǎn)生差流使保護誤動作。
因此應(yīng)該認真執(zhí)行反措要求，在縱差保護二次電流回路中只設(shè)一個可靠接地點，該接地點宜選在保護柜內(nèi)。
5.電流互感器二次電纜絕緣問題
在工程中，因電流互感器二次電纜絕緣降低，造成縱差保護誤動作的現(xiàn)象也時有發(fā)生。這多是因施工單位在施工過程中，不按照規(guī)定施工，在鋪設(shè)電纜時將電纜外殼劃破，電纜長度不夠時用兩根電纜對接，在焊接電纜護管時帶著電纜焊接，將電纜燙傷，這種種現(xiàn)象在工程中都有發(fā)生，給保護安全運行埋下了隱患。
因此，在主設(shè)備檢修時，定期檢查電流回路二次電纜各芯線對地及各芯線之間的絕緣。用1000V絕緣電阻表測量，各絕緣電阻值應(yīng)滿足規(guī)程要求。另外，接端子線的外露部分盡量要短，以免因振動等原因而造成接地或相間短路。
6.變壓器縱差保護用電流互感器的選擇
變壓器縱差保護所用的電流互感器涉及不同電壓等級、不同變比、各側(cè)型號不同，這就造成了各互感器的傳變暫態(tài)特性不一致，有可能造成保護的誤動或拒動。通常500kV側(cè)的電流互感器選用考慮暫態(tài)特性的TP級，220kV及以下各側(cè)的電流互感器一般選用P級。TP級互感器的鐵心均有氣隙，它們使鐵心剩磁減少到飽和磁密的10%以下，大大改善了互感器的暫態(tài)傳變性能。P級互感器的鐵心沒有氣隙，剩磁大，易飽和，其暫態(tài)傳變性能較差。
變壓器縱差保護用的電流互感器選型要考慮經(jīng)濟性與實用性，TP級互感器在技術(shù)上是最好的，但是價格昂貴，而且低壓側(cè)TP級互感器體積大，在封閉結(jié)構(gòu)母線中很難安裝。因此，在選型時如無特殊要求，且P級互感器能滿足實際需要，首先考慮選用P級互感器，避免了經(jīng)濟上的浪費和安裝上的困難。
另外，選擇二次電纜時，電流互感器二次回路電纜芯線的截面應(yīng)足夠大，對于長電纜，其芯線截面應(yīng)不小于4mm2。