变压器差动保护误动原因分析及对策综述

从理论联系实际的角度综述分析了引起变压器差动保护误动的一些主要原因,包括变压器空载合闸励磁涌流、相邻变压器空投引起的和应涌流、外部故障切除恢复性涌流;电流互感器（TA）暂态饱和、局部暂态饱和;变压器零序涌流助增对变压器差动保护的影响等,根据这些误动原因提出了相应的解决对策.正确地认识和理解这些问题,有助于引起研发、设计、调试、运行等部门的重视,并通过适当的措施来避免这些原因引起的误动,提高变压器保护在现场运行的动作准确率.     

和应涌流对差动保护的影响因素分析及防范措施

和应涌流可能引起主设备保护的误动,目前还鲜有针对和应涌流的有效防范措施。分析了和应涌流的产生机理,指出和应涌流本身并不会引起差动保护误动。针对现场运行中较多采用的二次谐波制动原理,研究了该原理在发生和应涌流时,不同电流互感器（TA）传变特性下的适用性,指出由和应涌流引发的TA局部暂态饱和是导致差动保护误动的重要因素之一。最后,提出一种比率制动特性的修正方案以避免由于TA局部暂态饱和引起的差动保护误动。     

变压器外部故障切除后差动保护误动原因及防止对策

针对近年来相继出现的变压器差动保护在外部故障切除后发生误动的现象,研究了电流互感器(current transformer,CT)饱和以及Y/D接线变压器补偿方式对差动保护的影响。通过理论分析与仿真研究发现,变压器外部故障切除后CT发生局部暂态饱和时,由于只传变工频周期分量,误差很小,不足以引起差动保护误动。如果变压器一侧CT发生超饱和,而另一侧CT能正确传变时,由于两侧CT传变特性不一致可能引起差动保护误动;另外变压器Y侧电流的相位补偿也容易引起差动保护误动。通过对保护误动时的动作轨迹的分析,提出利用分区延时法以防止差动保护误动。通过大量的仿真实验,证明该方法既能保证差动保护在内部故障时的速动性,也能保证在外部故障切除后不误动。     

负荷变压器差动速断保护区外故障误动原因分析及对策

差动速断保护是为了在变压器内部发生严重故障,一般的比率差动保护可能误判为涌流而失效时能够快速切除故障而设置的,高压厂用变压器(简称高厂变)等负荷变压器因低压侧区外故障电流互感器(TA)深度饱和引起的差动速断保护误动问题一直是实际运行中的难题。针对一起高厂变差动速断保护区外故障误动的案例,通过对TA饱和特性的分析,找到了常规差动速断保护误动的原因,提出了用工频量差动速断保护来解决高厂变和直配线路负荷变压器因低压侧TA饱和引起的差动速断保护误动问题的对策。     

计及直流偏磁的电流互感器传变特性对差动保护的影响

由地磁感应电流(GIC)/高压直流输电单极大地回路运行方式引发的直流偏磁会对电磁式电流互感器(TA)的传变特性产生影响,计及直流偏磁影响的TA饱和与无偏磁时相比具有一定的特殊性,会对变压器差动保护产生影响。通过构建考虑直流偏磁的交流系统仿真模型,研究了TA起始饱和时间受直流偏磁的影响及其对变压器差动保护的影响。指出了直流偏磁是TA局部暂态饱和的诱因之一,并通过对直流偏磁条件下和应涌流的仿真研究,分析了TA局部暂态饱和对变压器差动保护的影响。研究结果表明,直流偏磁可能会加速TA饱和,防止区外故障TA饱和引起差动保护误动的时差法判据将受到考验;而直流偏磁诱发的TA局部暂态饱和则可能引起变压器差动保护的误动。     

内桥接线方式下变压器差动保护误动原因及防范措施

为了研究在内桥接线变电站中,2台主变压器并列运行,其中1台主变通过内桥开关空载合闸,另1台正常运行时主变差动保护误动的原因,结合一起现场操作过程中内桥接线方式下变压器差动保护的误动事故,详细分析了励磁涌流、和应涌流以及电流互感器（TA）饱和对差动保护的影响,最终认为励磁涌流中非周期分量引起的进线侧TA局部暂态饱和是差动...     

PT断线与振荡闭锁

一般认为变压器区外故障切除后,出现的涌流情况与空载合闸一致,通过一起变压器区外故障切除后,恢复性涌流引起变压器保护误动为例,分析变压器区外故障切除后的电磁暂态全过程,分析恢复性涌流的成因,说明了影响恢复性涌流的因素,通过数字仿真模型和动模数据分析,说明变压器外部故障恢复性涌流本身不会造成差动保护误动作,而是变压器各侧电流互感器的暂态特性不一致形成的差流造成的,在此基础上提出处理方案,问题得到解决。     

恢复性涌流引起变压器差动保护误动分析

一般认为变压器区外故障切除后,出现的涌流情况与空载合闸一致,通过一起变压器区外故障切除后,恢复性涌流引起变压器保护误动为例,分析变压器区外故障切除后的电磁暂态全过程,分析恢复性涌流的成因,说明了影响恢复性涌流的因素,通过数字仿真模型和动模数据分析,说明变压器外部故障恢复性涌流本身不会造成差动保护误动作,而是变压器各侧电流互感器的暂态特性不一致形成的差流造成的,在此基础上提出处理方案,问题得到解决.     

外部故障切除后变压器差动保护误动分析

针对变压器差动保护在外部故障切除后误动和差流谐波问题,阐述了变压器外部故障切除的电磁全过程,分析了恢复性涌流和CT饱和对差动保护的影响,进行了差流谐波仿真分析,发现误动期间三次谐波含量比二次谐波高的现象.谐波分析和仿真结果表明,恢复性涌流二谐波含量较高,不是误动的根本原因,CT饱和是误动的关键因素.     

变压器外部故障切除后差动保护误动原因的分析

变压器外部故障切除后,暂态磁通可能超过变压器铁心的饱和点,从而产生一定的恢复性涌流。同时,外部故障过程中电流可能有很大的非周期分量,使CT进入饱和区。这两方面因素均有可能使差动保护在故障切除后误动。该文首先对变压器磁链进行理论推导,然后建立变压器和CT模型进行仿真,并通过实验验证结果。进一步推导得出了影响恢复性涌流大小的因素,研究了各种状态下涌流对差动保护的影响以及CT饱和的作用。最后综合考虑涌流和CT饱和,分析保护误动的主要原因。     

变压器外部故障切除后恢复性涌流的研究

长期以来,变压器区外故障切除后的电压恢复过程被认为与空载合闸一致,其实变压器在此期间的电磁暂态过程有其自身的特点.文中考虑了断路器在电流过零时开断短路电流的约束条件,分析了变压器从外部故障发生到被切除的电磁暂态全过程,提出了故障传递剩磁的概念,说明了影响变压器外部故障切除后恢复性涌流的4个参数.在此基础上,以数字仿真和动模录波数据分析说明恢复性涌流本身不会造成变压器差动保护误动.     

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。     

Analysis of a Sort of Unusual Mal-Operation of Transformer Differential Protection Due to Removal of External Fault

Several cases of mal-operation of transformer differential protection with second-harmonic blocking after clearance of external fault are reported. These mal-operations all occurred at the nonrestraint region of percentage restraint plane. The previous theory cannot be utilized directly to analyze this phenomenon. Therefore, a mathematical model for analyzing the transient course of external fault inception and removal, together with the CT model involving the magnetic hysteresis effect, is proposed in this paper. It is proved that the magnetic linkage of one CT core can be pushed into the region nearby the saturation point by the high fault current with aperiodic component. As soon as the external fault is removed, the magnetic linkage formed by the primary current with low amplitude is not high enough to pull the operating point of the magnetic linkage back to the linear region. This phenomenon is named as CT local transient saturation, which results in the big measuring angle error and relative smooth waveform. In this case, the transformer differential protection using second harmonic blocking inevitably mal-operates. This point of view is verified with the simulation tests.     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

变压器空投导致相邻元件差动保护误动分析及防范措施

现场发生多起变压器空投导致相邻正常运行的发电机、变压器以及线路差动保护误动的事故,严重影响电网的安全稳定运行。结合现场录波数据与数字仿真,考虑励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等影响因素,文中对差动保护误动的原因展开研究,指出励磁涌流导致的互感器饱和是差动保护误动的主要原因。在此基础上提出了投入谐波闭锁判据、改进比率制动特性等防范措施。现场录波数据和仿真试验结果验证了所研究结论的正确性及应对措施的有效性。     

基于数学形态梯度的变压器转换性故障识别新判据

转换性故障的准确识别是变压器差动保护亟待解决的难题之一。该文利用TA饱和的变化特征对变压器转换性故障进行识别。当TA饱和后,在一次电流过零点附近总会存在一定的线性传变区,在区外故障期间表现为差流波形中含有间断,而区内故障时不存在间断。通过对相邻2个极值点之间的差流波形进行形态梯度处理,将形态梯度处理后的波形进行3等分,根据3段波形面积的相对大小来判断差流波形中是否存在间断,从而实现对变压器转换性故障的正确识别。仿真结果表明,该方法能在TA饱和情况下正确识别变压器区内、外故障,并对变压器发生转换性故障(区外转区内)做出正确判断。     

UR T35/T60变压器差动保护误动分析

针对某电厂T35/T60变压器差动保护误动,对保护数据波形和整定值进行了分析。根据波形特征理论分析,排除了和应涌流引起差动保护误动的可能,指出系穿越性励磁涌流的非周期分量导致CT暂态饱和,从而引起采用“2-out-of-3”谐波制动方式的差动保护误动。最后针对误动事故,提出了T35/T60保护二次谐波制动方式选择和差动动作曲线整定上应采取的措施。