董小录，李立民

(山西漳泽电力股份有限公司河津发电分公司，山西 河津 043300)

变压器差动保护作为变压器主保护，其灵敏性、速动性为变压器稳定运行提供了可靠保证。随着继电保护装置微机化，已经消除了由于变压器励磁涌流、接线组别、电流互感器型号及变比引起的差动保护误动问题。

1 差动保护误动作原因分析

1.1 一次系统及保护配置

某电厂水源地变压器为升压变，把厂用6 kV升压至10 kV后供电，变压器型号为：S7-8000/10；冷却方式为内部油自然对流冷却方式ONAN（oil natural air natural），额定容量为4000 kVA，接线组别为Y/d1；高压侧电流210 A，低压侧额定电流384.9 A。6 kV侧配电流速断和限时过流保护，10 kV负荷侧配限时过流保护。变压器差动保护用电流互感器变比都为（400/5） A。保护配置如图1所示。

1.2 保护动作情况

2015年10月22日，某电厂由于外部施工，误将5011电缆挖断，导致电缆三相短路，这时应该由5011开关过流保护动作切除故障，但水源地变差动保护误动作跳开5001、6115开关跳闸，导致10 kV母线全部失电。

1.3 保护动作后现场检查结果

1.3.1 差动继电器动作记录

低压侧保护动作时的电流：U相57.71 A，V相24.9 A，W相52.51 A。高压侧护动作时的电流：U相32.78 A，V相36.76 A，W相35.06 A。保护动作时的电流差流：U相2.81 A，V相61.85 A，W相45.79 A。从差动继电器动作报告可见，由于U、W相差流大于动作定值造成保护动作跳闸。

1.3.2 差动继电器的校验

水源地变压器配置东大金智的WDZ-5241差动继电器，电流互感器变比误差及变压器相位补偿通过装置内部实现。通过校验，继电器采样精度符合要求，动作逻辑正确。

1.3.3 差动继电器动作时的二次电流分析

从差动保护动作时的二次电流录播图上分析，0 ms时，变压器10 kV为侧U、W两相短路，42 ms前变压器接线组别Y/d1，所以10 kV侧故障电流IU=-IW，低压侧IU=-2IV=-2IW。42 ms时，变压器10 kV侧由U、W相短路故障转化为U、V、W三相短路，这时由于低压侧电流互感器受系统暂态份量的影响， 52 ms时，低压侧V、W相电流互感器出现了短时饱和现象，电流出现饱和畸变。而10 kV侧由U、V、W相电流正常，造成V、W相出现较大差流，差动保护动作，因此建议对电流互感器误差进行校核。

2 差动保护电流互感器10%误差校核

2.1 变压器高低压侧差动保护用电流互感器伏安

特性和电流互感器二次直阻及二次负载进行测试计算

电流互感器伏安特性测试时要求其励磁电流大于0.1倍的最大一次电流折算到二次的电流。电流互感器伏安特性测试结果如表1、表2所示。

图1 水源地变系统保护配置图

表1 10 kV侧电流互感器伏安特性测试结果

10 kV侧电流互感器二次直阻为0.27 Ω，二次负载为0.12 Ω。

2.2 电流互感器10%误差校核方法说明

电流互感器及负荷等值电路如图2所示。I1、I2分别为折算到二次侧一、二次电流；I0为电流互感器的励磁电流；U2为电流互感器输出端的电压； U2＇为电流互感器二次负载上的电压；E2为电流互感器的内电势；Z1、Z2分别为电流互感器的归算到低压侧的一、二次阻抗。

图2 电流互感器等值电路

表2 6 kV侧电流互感器伏安特性测试结果

6 kV侧电流互感器二次直阻为0.3 Ω，二次负载为0.129 Ω。

2.3 电流互感器10%误差校核

由图2可知，电流互感器运行时

由图3电流互感器伏安特性测试时可知

图3 电流互感器伏安特性测试原理图

E2=U－I2Z2，这时I2=I0，U为伏安特性测试时的测试电压。

当电流互感器运行中误差为10%时,即I0为0.1I1，I2为 0.9 I1，分别计算出 U2和 U2＇为

对于电流互感器10%校核，计算其是否满足10%误差要求，只要根据电流互感器伏安特性测试出0.1I1时对应的U，计算出U2，然后将U2和U2＇比较，如果U2>U2＇则电流互感器满足10%误差要求，否则不满足要求。由此分别校核水源地变高低压侧电流互感器在区外最大短路情况，如表3、表4所示。

表3 10 kV侧电流互感器10%误差校核结果

表4 6 kV侧电流互感器10%误差校核结果

计算可知，对于10 kV侧电流互感器在区外短路时满足10%误差要求，而对于6 kV侧电流互感器在区外短路时不满足10%误差要求。

3 变压器低压侧电流互感器饱和

造成水源地变压器区外故障差动保护误动原因为6 kV侧电流互感器在变压器外部短路时不满足电流互感器满足10%误差要求。根据满足继电保护正确动作的要求，选择的电流互感器的性能应首先保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁的暂态影响，应根据所在系统暂态问题的严重程度、所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素来合理考虑。根据《电气装置的电测量仪表装置设计规范》的规定，电流互感器的一次额定电流不宜小于1.25倍的设备的额定电流。对于水源地变压器虽然正常运行负荷电流不到额定值的50%，但对应6 kV侧的额定电流为384.9 A，选用（400/5） A的电流互感器量程偏小，因此改用伏安特性较高的电流互感器，并将6 kV侧的电流互感器变比为（600/5）A。

4 6 kV侧电流互感器更换后10%误差计算

电流互感器伏安特性测试结果如表5所示。

表5 更换后的6 kV侧电流互感器伏安特性

6 kV侧电流互感器二次直阻为：0.28 Ω。

电流互感器10%误差校核见表6。

由计算可知，更换的6 kV侧电流互感器满足10%误差要求。

5 结束语

对差动保护继电器的故障录波图分析和对电流互感器10%误差校核可以确认，由于水源地变压器6 kV侧的电流互感器选型不合理，故障情况电流互感器受暂态分量的的影响，瞬时产生饱和现象，造成水源地变压器区外故障时差动误动作。因此，根据变压器的额定电流提高了电流互感器的变比并改用伏安特性较高的电流互感器，消除了电流互感器在变压器外部故障时由于电流互感器饱和而导致的差动误动作。改造完成后的两年多时间内，在变压器外部发生的几次故障下，保护都没有发生误动作。