一种允许错误动作的继电保护-广东科威

一种允许错误动作的继电保护-广东科威

继电保护是电力系统中非常重要的设备，当系统发生故障时继电保护动作驱动断路器切除故障，从而保证整个系统的安全稳定运行。

继电保护的正确动作，是对继电保护装置的基本要求，在相关规范里对继电保护装置的正确动作率有着严格的考核规定。然而，在众多的继电保护中有一种却允许错误动作，这就是变压器差动保护。

差动保护是电力变压器的主保护,其原理是根据基尔霍夫电流定律，流入和流出变压器的电流和正常为零。对于变压器而言,由于器内部存在磁路的联系, 变压器励磁电流造成差动保护中存在较大的不平衡电流，因此变压器差动保护本质上并不严格满足基尔霍夫电流定律。变压器过励磁时，励磁电流可达到变压器额定电流的水平;空载变压器投入运行,其暂态励磁电流(即励磁涌流)值有可能达到变压器额定电流的6～8倍，这样大的不平衡电流必然导致差动保护误动。

为了防止变压器差动保护因为励磁涌流而错误动作，差动保护中会加入励磁涌流判别功能，当认为差动电流的出现是因为励磁涌流造成的时候，能够闭锁差动保护动作。这些判别方法一般都是针对励磁涌流的波形特点来进行甄别，下表是常见的判别方法。

差动保护判别励磁涌流的方法还有很多，从原理上讲都讲的通。但实际上，各种方法都不能完全防止误动，我们还是会经常遇见励磁涌流造成变压器差动保护动作的情况。究其原因，可能有三点。一是因为识别原理确实不会尽善尽美；二是励磁涌流的波形随着发生时刻和条件的不同各式各样，有些与故障电流真的很相似；三是必须保证差动保护在变压器故障时能够可靠动作，保护的灵敏度不能下降，因此必须容忍励磁涌流引起的误动作。我觉得这可能是最主要的原因，否则真的发生了误判断，造成故障情况下差动保护因为励磁涌流闭锁而不能动作，则会引发变压器损坏的结果。

我们常见的励磁涌流闭锁失效造成变压器差动保护动作，一般发生在变压器空载合闸的时候。这时专业人员一般根据波形很容易确定是励磁涌流的问题。但运行中的变压器也会发生这种情况，比较难以判别。一个具体案例和大家分享。

某变电站接线如下图所示。111、112为变电站的进线电源，正常方式下变压器分列运行，111、112在合位，145在分位。

111线路发生故障，继电保护动作跳开后重合不成，造成1号变高压母线失电。变电站备自投保护动作，合入145断路器，随即1号变差动保护动作。差动保护励磁涌流判别采用谐波制动法，制动为分相制动，二次谐波制动系数整定为0.15，即如果谐波含量超过15%则判断为励磁涌流；三次谐波制动系数整定为0.2。

下图为故障过程145录波图，图中可以明显看到电流波形有偏向时间轴一侧、间断角等励磁涌流的特征，励磁涌流判据显然没有起到闭锁作用。

差动保护动作时，各种数据见下表。当备自投合上145开关冲击主变时， 1号主变差动保护三相差流均大于差动启动电流定值（0.5Ie），满足比率差动方程，且B相差流中的二次谐波含量小于二次谐波制动系数定值（0.15），B相差流中的三次谐波含量也小于三次谐波制动系数定值（0.20），因此B相比率差动保护动作跳闸。

励磁涌流不仅仅是在变压器空载投入时才会发生，在外部故障等原因造成电压从低到高、或从无到有的过程中都会发生励磁涌流现象，只不过这种情况我们关注的不多。

结束语：单纯的变压器差动保护动作一般不必太紧张，很大的概率是保护范围内的引线上的故障。而差动保护和瓦斯保护一起动作，那才是专业人员最害怕的事情，基本上是变压器内部有故障了。