变压器保护误动原因分析

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1、变压器空载冲击试验时保护动作原因分析温州电厂三期的电气倒送电的过程中，在对高压启备变进行空载冲击合闸试验时，先后发生了3次启备变保护动作事件，在对一次设备和二次保护的原理进行说明的情况下，充分利用现场录波和记录数据对这三次保护动作事件进行详细的分析，得出保护动作的原因。概况由于变压器的非线性，在变压器冲击合闸时可能会产生数值相当大的励磁涌流，这些涌流可能会导致变压器保护的误动作，因此国标中要求在新装变压器刚投产时，要对变压器进行5次空载合闸冲击试验，以检查变压器的涌流特性和保护躲避励磁涌流的能力。决定励磁涌流大小主要的因素有：变压器的容量、电源容量的大小、变压器的铁

2、心结构及磁化特性、变压器的剩磁水平、对变压器的合闸方式等。温州三期电厂的两台高压厂用备用变压器生产厂家是西安西电变压器有限责任公司，型号为SZ9-25000/220，容量为25MVA，额定变压比为230kV/6.3kV。变压器保护装置采用的是国内某厂家的数字保护装置，该保护装置在初次整定时二次谐波制动原理采用的是默认的分相制动原理。在温州电厂三期电气倒送电过程中，按规程先通过220kV断路器1DL对两台备用变压器03A和03B分别进行两次冲击合闸试验（系统图见图1），然后两台启备变再并列冲击三次。在单冲均顺利的情况下，并列冲击时却先后发生了三次变压器保护误动事件，其

3、中两次是差动保护动作，一次是变压器复压过流动作，由于连续三次的保护跳闸涉及到变压器的保护原理、变压器空载合闸时的暂态励磁涌流以及负序电压等，本文将从这几个方面比较深入的分析这几次保护跳闸的原因。图1变压器冲击合闸试验系统图2、变压器保护原理简介变压器保护除了非电量保护外通常还主要包括:差动保护、零序过流、复压过流等保护。2.1变压器差动保护差动保护具有灵敏度高、选择性好的特点，一般作为发电机、变压器等大中型电力设备的主保护。图2变压器差动保护接入原理2.1.1比率制动式差动元件式中:——动作电流（即差流）——制动电流图3变压器差动保护动作特性2.1.2涌流判别元件励

4、磁涌流的判别原理主要有：二次谐波判别、间断角判别、波形对称判别等，该保护装置就是利用二次谐波分量的大小来判别励磁涌流和短路电流的。同时该保护装置还提供两种谐波制动方式：“分相”制动式及三相“或门”制动式，所谓分相制动式，是指某一相差流中的二次谐波电流，只对本相的差动元件有制动作用，而对其他相无作用。而三相“或门”制动方式，是指在三相差流中，只要某一相差流中的二次谐波电流对基波电流之比大于整定值，便将三相差动元件闭锁。2.2变压器复压过流保护变压器复压过流保护的保护判据如下:复压过流由于存在电压判据(负序过电压或正序低电压)，因此动作电流可以整定的比较小，一般整定为额

5、定电流左右，这样复压过流保护比一般的过流保护具有较高的灵敏度，在变压器的后备保护中得到广泛的应用。2.3温州电厂三期备变保护的整定(差动及复压过流部分)温州电厂三期备变差动保护整定参数包括启动电流、拐点电流、比例制动系数、差动速断、二次谐波系数以及制动方式等，高压侧复压过流保护的电压取自低压侧TV，具体整定见表1：变压器保护主要定值差动保护定值启动电流拐点电流比例制动系数差动速断二次谐波系数制动方式1.8A3.0A0.48倍0.15分相高压侧复压过流定值低电压负序电压过电流时间50V8V3A1.3s3、变压器空载冲击合闸时的励磁涌流在分析变压器冲击瞬变过程的初始一般

6、应用下式：——合闸时电压的初相角——和原线圈交链的总磁通，包括主磁通和漏磁通解该一次微分方程并考虑初始条件可得：其中为稳态磁通的幅值。图4变压器空载合闸时录波的励磁涌流波形1）当电压的初相角时合闸，，表明一合闸就建立了稳态磁通，没有瞬变过程，即建立该磁场的合闸电流也没有瞬变过程就达到了稳态空载电流。2）当时合闸，，变压器除了稳态磁通外，还有暂态分量存在，在合闸后的半个周期时磁通达到最大值：，由于瞬变过程中磁通可以达到稳态分量最大值的2倍，加上铁心具有磁饱和特性，故冲击合闸电流增加的倍数远远超过磁通增加的倍数，运行经验表明，在最不利的情况下，冲击合闸的最大励磁涌流可以

7、达到额定电流的8倍以上。图4就是现场录波的变压器空载冲击合闸试验的励磁涌流波形。3、冲击时的负序电压由于变压器复压过流保护的电压是取自低压侧6.3kV系统的进线TV的电压，即变压器二次侧电压（后来设计已更改），因此在变压器空载冲击合闸时由于三相磁通密度的不一致，再加上变压器三相剩磁的影响，使得变压器三相的励磁涌流饱和程度不一样，因而造成变压器的二次侧的空载电压在冲击后的一段时间内出现不平衡电压，即在变压器空载合闸的暂态过程中出现了负序电压。负序电压存在时间的长久取决于变压器暂态过程持续的时间。由图5中UA的录波波形中可以明显看出在变压器冲击合闸过程中电压的暂态过