变压器差动保护误动分析及对策

苏贵标（广东河源）

摘要：文章对微机型变压器差动保护动作的原因，从事件的形成以及保护的原理给予了详细地分析。对新建的、运行的或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动提出了对策。

关键词：差动保护误动动作特性电流互感器

0引言

电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。作为主设备主保护的微机型纵联差动（简称纵差或差动）保护，虽然经过不断的改进，但是还存在一些误动作的情况，这将造成变压器的非正常停运，影响电力系统的发供电，甚至是造成系统振荡，对电力系统发供电的稳定运行是很不利的。因此对新建或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动原因进行分析，并提出了防止变压器差动误动的对策。

1变压器差动保护

变压器差动保护一般包括：差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护，不管哪种保护功能的差动保护，其差动电流都是通过变压器各侧电流的向量和得到，在变压器正常运行或者保护区外部故障时，该差动电流近似为零，当出现保护区内故障时，该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。

1.1比率差动保护的动作特性比率差动保护的动作特性见图1。当变压器轻微故障时，例

如匝间短路的圈数很少时，不

带制动量，使保护在变压器轻

微故障时具有较高的灵敏度。

而在较严重的区外故障时，有

较大的制动量，提高保护的可

靠性。

二次谐波制动主要区别

是故障电流还是励磁涌流，因为变压器空载投运时会产生比较大的励磁涌流，并伴随有二次谐波分量，为了使变压器不误动，采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量，是否达到设定值来确定是变压器故障还是变压器空载投运，从而决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12～0.18。对于有些大型的变压器，为了增加保护的可靠性，也有采用五次谐波的制动原理。

1.2差动速断保护的作用差动速断保护是在较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧断路器，切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流，和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流，两者中的较大者。定值一般取(4～14)Ie。

2变压器差动保护误动作原因分析

根据变压器差动保护误动作可能性的大小，大致分为新建发电厂和变电站、运行中发电厂和变电站、设备更新改造的发电厂和变电站三个方面进行说明，这种分类方法并不是绝对相互区别，只是为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。

2.1新建发电厂和变电站变压器差动保护误动作原因分析新建变电站的变压器差动保护误动作，在变压器差动保护误动作中占了较大的比例，但这种情况的误动作，一般大多在变压器投运带负荷试运行的72小时就会被发现。根据现场经验，可以总结以下几方面：

2.1.1整定值不合理造成变压器差动保护误动作差动速断定值和二次谐波制动的比率差动定值选择不正确造成误动作。差动速断是在较严重的区内故障情况下，快速跳开变压器各侧的断路器，切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流和最大运行方式下，穿越性故障引起的不平衡电流，两者中的较大者。定值一般取(4～14)Ie。对于保护定值的计算部门，特别是非电力系统的定值计算部门，往往根据运行经验，将差动速断定值取为（5～6）Ie。这样，就会造成变压器在空载合闸时断路器出现误跳。特别是励磁涌流对保护的影响，广东某发电厂在变压器保护设备更新改造后由于空合变压器产生的励磁应涌流曾出现过以上误跳现象。比率差动是当变压

器内部出现轻微故障时，保护不带制动量动作跳开各侧的断路器，使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度；而在区外故障时，通过一定的比率进行制动，提高保护的可靠性；同时利用变压器空载合闸时，产生的二次谐波量来区别是故障电流还是励磁涌流，实现保护制动。一般差动电流和制动电流都在额定情况下计算得到，但现场变压器却在一般运行方式下，由于电流互感器变比、同时系数、计算误差的影响，就会导致变压器实际运行时形成一定的差电流，导致比率差动保护误动作。二次电流互感器（TA)接线方式整定值选择不正确造成误动作。对于微机保护来说，实现高、低压侧电流相角的转移由软件来完成，不管高压侧是采用Y型接线还是采用△型接线，都能得到正确的差动电流，和传统的常规继电保护比较，实际运用更方便、灵活，但也是由于这种灵活性、方便性，往往导致现场的差动保护误动作。对于变压器差动保护来说，如果二次电流互感器（TA)接线方式整定值选择不正确，就不能实现高压侧相角的转移，高低压侧差电流在正常运行情况下就不能平衡，从而造成差动保护误动作。

2.1.2接线错误造成变压器差动保护误动作电流互感器（TA)极性接反导致误动作。对于微机保护来说，实现差动电流的计算由软件来完成，不管是采用加的算法还是采用减的算法都能得到差动电流。从电磁感应知道，电流互感器（TA)有极性，也就是同名端，变压器差动回路电流互感器（TA)的同名端指向母线侧还是指向变压器，将对差动电流的计算结果正确与否有直接影响。相序接反导致误动作。电力系统正常的相序为正序，也就是以A相为基准，B相比A相超前120°，C相比A相滞后120°。如果变压器任意一侧的电流互感器（TA)出现相序接错的情况，就会形成差电流，导致变压器差动保护误动作。电流互感器（TA)中性线没有按照一点接地原则接线导致误动作。差动保护的二次电流回路接地时，包括各侧电流互感器（TA)的二次电流回路，必须通过一点可靠接于接地网。因为一个发电厂和变电站的接地网各点并非绝对等电位，在不同点之间有一定的电位差，当发生区外短路故障时，有较大的电流流入接地网，各点之间将会产生较大的电位差。如果差动保护的二次电流回路在接地网的不同点接地，接地网中的不同接地点间的电位差，产生的电流将会流入保护二次回路，这一电流将可能增加差动回路中的不平衡电流，使差动保护误动作。高低压侧断路器操作回路存在寄生现象导致误动作。对采用两套运行的双直流系统的变电站，当高低压侧断路器操作回路存在寄生现象，亦即两套直流系统之间存在寄生回路时，容易造成保护误动。

2.2发电厂和变电站变压器运行中差动保护误动作原因分析发电厂和变电站变压器运行中出现差动保护误动作的也不少见，但对于一个发电厂和变电站来说，这种误动作情况不是经常性的出现，而是要满足一定的条件，甚至正常运行是很长时间以后才会出现，现就根据现场经验，总结以下几个方面原因：P类电流互感器（TA)的暂态饱和特性导致差动保护误动作。电流互感器（TA)的饱和实际就是铁芯中的磁通达到饱和，电流互感器（TA)分为P和TP两大类。P类电流互感器（TA)要求在稳态情况下不饱和，而TP类电流互感器（TA)则要求在稳态和暂态的情况下都不饱和。当采用P类电流互感器（TA)时，当外部存在故障，外部故障切除瞬间，外部存在间歇性的短路情况等，均容易导致变压器差动保护误动作。从国内多起变压器差动保护误动作的实例，也得到进一步证明。变压器低压侧真空断路器绝缘性能不良时，会导致差动保护误动作。

2.3设备更新改造的发电厂和变电站变压器差动保护误动作原因分析电流互感器（TA)变比提供不准确造成差动保护误动作。更换电流互感器（TA)后，变压器各侧电流互感器（TA)不匹配，造成差动保护误动作。为使变压器差动回路选用的电流互感器（TA)，均是能躲过暂态饱和特性，然而在发电厂和变电站改造更换电流互感器（TA)的过程中，忽视了这一点，将电流互感器（TA)更换成P类或者同时将两侧电流互感器（TA)更换为P类的，这样在外部故障存在时，当满足一定条件时，必然将导致变压器差动保护误动作。

科学实践303

实例说明利用坐标方位角测设点的平面位置

陈建梅

高莉

（洛阳市市政工程公司）

摘要：明确坐标方位角概念，根据已知点坐标计算坐标方位角来确定点

的平面位置及未知点坐标

关键词：坐标方位角坐标0引言

在市政工程施工测量过程中，经常会遇到根据已知导线控制点，利用经纬仪、钢尺测设待定点的实际问题，解决此类问题往往需要计算坐标方位角或点位坐标，根据工作中的实践体会将计算方法总结如下：1根据已知控制点计算坐标方位角，测设放样点平面位置(极坐标法)首先明确方位角的概念，方位角是指从直线起点的标准方向北端开始，顺时针量到直线的夹角，以坐标纵轴作为标准方向的称为坐标方位角（以下简称方位角）。测量上选用的平面直角坐标系，规定纵坐标轴为x 轴，横坐标轴为y 轴，象限名称按顺时针方向排列（图1），即第Ⅰ象限x ＞0y ＞0；第Ⅱ象限x ＜0y ＞0；第Ⅲ象限x ＜0y ＜0；第Ⅳ象限x ＞0y ＜0，或许对于测量坐标系与数学坐标系的x 、y 轴位置不同，象限规定不同，觉得难理解，其实能注意到测量上的平面直角坐标系与数学上的平面直角坐标系只是规定不同，x 轴与y 轴互换，象限的顺序与相反，因为轴向与象限顺序同时都改变，只要真正理解了方位角的定义，测量坐标系的实质与数学上的坐标系是一致的，因此数学中的公式可以直接应用到测量计算中。例：如图2，A 、B 为已知导线控制点，其坐标为：x A =32478.591m x B =32355.13m y A =42043.538m y B =41952.03m P 为放样点，其设计坐标为：x P =32317.311m y P =41961.078m 1.1按给定的坐标数据计算方位角αBA 、αBP

Δx BA =x A -x B =+123.461m Δy BA =y A -y B =+91.508m 由于Δx BA ＞0，Δy BA ＞0可知αBA 位于第Ⅰ象限，即αBA =arctg =36°32＇43.＂Δx BP =x P -x B =-37.819m Δy BP =y P -y B =+9.048m 由于Δx BP ＜0，Δy BP ＞0可知αBP 位于第Ⅱ象限，

得αBP =180o -α=180o -=180o -13o

27＇17.33＂=166°＂此外，当Δx ＜0，Δy ＜0；位于第Ⅲ象限，方位角=180°+arctg 当Δx ＞0，Δy ＜0；位于第Ⅳ象限，方位角=360°+arctg 1.2计算放样数据∠P BA 、D BP

由图2，∠PBA=αBP -αBA =129°59＇59.03＂D BP ==38.886m 1.3测设时，把经纬仪安置在B 点，瞄准A 点，

按顺时针方向测设∠PBA ，得到BP 方向，沿此方向测设水平距离D BP ，就得到P 点的

平面位置。

2当受地形不便于量距时，可采用角度交会法测设放样点

平面位置

上例中，当BP 间量距受限时，通过计算测设∠PAB 、∠PBA 来

定P 点2.1根据给定坐标计算∠PAB Δx AP =x P -x A =-161.28m Δy AP =y P -y A =-82.46m

αAP =180°+arctg =207°4＇47.88＂又αAB =180°+αBA =180°+36°32＇43.＂=216°32＇43.＂

∠PAB=αA B -αA P =9°27＇55.76＂2.2测设时，在A 、B 上各架设一台经纬仪，根据已知方向分别

测设∠PAB 、∠PBA ，定出AP 、BP 方向，得P 点的大概位置，打上大

木桩，在桩顶面上沿每个方向线各标出两点，将相应点连起来，其交点即为P 点位置。上述（一）、（二）为基本计算方法，如果利用计算机计算可利用下面推导公式直接计算，免去判断方位角所在象限及取值范围，方便快速。

α=180°-90°×sign(Δy )-arctg 注：sign(number)函数返回数字的正负号，数字为正时，返回1；

为零时，返回0；为负时，返回-1。

3根据已知控制点计算坐标方位角，求加设控制点坐标上例中当AP 、BP 间有障碍物不能通视时，可加设控制点，在BP 连线附近选定C 点使之与B 、P 均能通视（图3）。3.1将经纬仪安置在B 点，瞄准A 点，分别按盘左、盘右位置测出水平角，取平均值∠ABC=170°15＇22＂，钢尺量出距离D BC =25.355m 。

3.2计算BC 方位角αBC =αBA +∠ABC =36°32＇43.＂+170°15＇22＂=206°48＇5.＂3.3计算C 点坐标x C =x B +D BC ·cos αBC =32332.50m y C =y B +D BC ·sin αBC =41940.60m 3.4由图3可知αCB =αBC －180°=26°48′5.″根据C 、P 点坐标计算Δx CP 、Δx CP 得出αCP =180°+arctg =126°33＇5

4.62＂

同理求出夹角∠BCP=αCP -αCB =99°45＇48.98＂、DCP=25.496m ，得到P 点平面位置。4结束语以上是个人工作中总结得来,有实用价值，由于水平有限，疏漏

之处在所难免，供工程施工技术人员参考、商榷。参考文献：[1]吕云麟，林凤明.建筑工程测量（第二版）武汉工业大学出版社.1996.{{

Δy BA Δx BA

Δy Δy

图1Δy AP Δx AP

Δy Δy AP Δx AP 3防止变压器差动保护误动作的对策对于新建或设备更新改造的发电厂和变电站的那些原因造成的变压器保护误动情况，应严格按照国家相关标准、文件或者厂家说明书执行，每一个流程均需要严格把关。特别是变压器初次投运，一定要带负荷查看差电流，根据现场负荷情况再适当调整定值。由于变压器的励磁涌流或和应涌流造成变压器差动保护误动作的，可采用调整差动保护启动门槛定值和调整差动保护二次谐波制动系数定值。对于P 类电流互感器（TA)的暂态饱和特性造成变压器差动保护误动作，可采用以下几点改进方法：采用D 类、PR 类带气隙的或者是TPY 类的，或者是电流变换器等抗暂态饱和的电流互感器（TA)；提高微机继电保护装置抗饱和的能力，特别是抗暂态饱和的能力。4结论近年来，微机保护装置的应用日益广泛，但是变压器主保护的误动原因仍是多方面的。我们只有在安装调试过程中把每一环节工作做细，按照检验条例和有关规程规定，严把整组试验关，积极采取相应措施，是可以提高变压器差动保护的可靠性的，或者完全可以避免变压器在运行中差动保护的误动作。

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