浅析220kV主变的差动保护原理及调度处理原则

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摘 要：文章深入分析了RCS978变压器保护装置的差动保护原理，并解释其关于差动保护一些技术难题的解决，有助于帮助运维人员和调度人员理解变压器差动保护原理，和更好地分析和处理变压器故障。

关键词：变压器；RCS978变压器主保护原理；调度处理原则

1 概述

变压器是电力系统中发电、输电、变电、配电中的一个关键设备，若变压器故障可能会导致供电可靠性降低，也可能会导致电网稳定裕度降低。同时，变压器保护在区内故障时拒动，而在区外故障时误动，都会对电力系统的安全稳定构成极大的威胁，所以变压器必须要具备可靠的、完备的继电保护来切除故障。目前，很多220kv变电站的主变保护都采用南瑞继保的RCS978变压器保护装置，下面将介绍RCS978变压器保护装置的主保护-差动保护的原理以及调度员面对主变差动保护动作后的处理原则。

2 RCS978变压器主保护（差动保护）原理介绍

与其他元件保护（如母线、发电机）的差动保护相同，变压器的差动保护的原理是以克希荷夫第一定律为基础，即流入和流出元件的电流的和应为0，从物理意义上解释，就是当变压器正常运行或者区外故障的时候，流入变压器的电流应该与流出变压器的电流相等；而当变压器发生区内故障的时候，电流只会流进变压器，而没有电流流出变压器。因此，可以从流入和流出变压器的差流而判定差动保护是否应该动作。

2.1 稳态比率差动保护

2.1.1 稳态低值比率差动

区内故障与区外故障

当变压器发生区内故障的时候，变压器每一侧的短路电流都是从母线流入变压器，与参考方向一致，定义为正值，所以差动电流将远大于0值，容易满足差动动作条件，差动保护动作。

当变压器发生区外故障的时候，例如在低压母线上发生故障，高、中压侧的短路电流从母线流入变压器，定义为正值。而低压侧电流则是从变压器流出到母线，与参考方向相反，定义为负值。而高、中压侧的电流大小和低压侧的电流大小刚好相等（不考虑变比、角度等造成的差流），所以电流向量和等于0，因此差动保护不应动作。

2.1.2 稳态高值比率差动

考虑到区内严重故障同时TA饱和，低值差动可能会受到闭锁，所以TA饱和的判据不会参与到高值比率差动的判定中。

2.2 工频变化量比率差动

匝间短路是电力变压器主要的内部故障形式之一， RCS978装置利用工频变化量差动保护可以很好地反映并隔离此种故障，从而提高保护的可靠性和灵敏度。装置利用变压器各侧电流中的工频变化量与差电流中的工频变化量，实现工频变化量比率差动保护。

2.3 差动速断保护

当变压器区内发生故障，有时候会因为故障电流过大而使得电流互感器饱和，导致电流互感器的二次电流波形发生严重畸变，从而使得二次电流含有大量的谐波分量，这就有可能被励磁涌流的判别元件闭锁，导致差动保护延迟动作甚至拒动，加重了故障对变压器的损坏。

对于以上的缺陷，RCS978的差动保护增设差动速断元件，差动速断元件反映的也是差流，但与稳态差动保护、工频变化量差动保护的区别是差动速断保护只反映差动电流的有效值，只要差流的有效值超过预设定值，不论差动电流的波形是否畸变、是否含有谐波分量，立刻跳开变压器各侧开关，把变压器从电网中切除。差动速断的动作依据就是当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。一般差动速断整定值整定为5至10倍额定电流

3 RCS978保护装置对励磁涌流的处理方法

变压器的高低压侧是通过电磁联系的，故仅在电源的一侧存在励磁电流，这励磁电流将全部流入差动回路。在变压器正常运行时，此值一般较小，不会导致差动保护动作。而变压器空载合闸时，会出现励磁涌流，在电压值为零时合闸时，变压器的铁芯中磁通将短时间内急剧增大，铁芯从而达到饱和，因此将会造成一个很大的冲击电流，此即为励磁涌流。而这个大电流很容易造成差动保护误动作。RCS978装置采用谐波识别和波形畸变识别来防止差动保护因励磁涌流而误动作。

3.1 谐波含量判别励磁涌流

励磁涌流含有大量的谐波分量，尤其是二次谐波分量含量较大。因此，可以利用这个特征来进行判别。RCS-978装置的差动保护采用二、三次谐波的含量来判别励磁涌流，当二次谐波分量、三次谐波分量达到整定的基波占比后，就闭锁差动保护。

3.2 波形畸变判别励磁涌流

一般故障时，差动电流的波形基本上是正弦波。而励磁涌流中含有大量的谐波分量，从而使波形出现不对称、间断和畸变。通过差动电流波形的这种区别，就可以判别出是否励磁涌流。

4 变压器故障的处理原则

从以上对RCS978装置的差动保护的原理分析，可以知道当变压器差动保护动作，即变压器内部或其引线发生了故障。而变压器保护还有其他保护，起到不同的保护作用。当差动保护或其他保护动作时，其处理原则如下：

（1）变压器跳闸导致厂站内其他变压器过载，运行值班员应及时汇报值班调度员，并告知调度员设备允许过载能力。值班调度员应迅速采取措施，按以下原则处置：a.按现场运行规程过负荷运行，并尽快在规定的时间内降低负荷。b.投入备用变压器。c.转移负荷。d.改变系统接线方式，调整潮流。e.按事故限电要求限制负荷。

（2）变压器保护动作跳闸后，根据保护动作的正确与否，以及检查内、外部现象判断跳闸原因，进行相应的处理：a.变压器的差动和瓦斯保护同时动作时，在没有查清楚故障原因及消除故障之前，不得送电。b.变压器差动与重瓦斯保护两者其中之一动作时，首先对其保护范围内的设备进行外部检查，若检查到外部无明显故障，并且检查瓦斯继电器气体颜色和可燃性证明变压器内部无明显故障时，可用发电机对变压器零起升压，如升压无异常，可将变压器恢复运行。若无条件用发电机对变压器零起升压，则应取油样及气样进行分析检查，证实变压器内部无故障后，经设备主管单位总工程师同意，方可试送电。c.变压器后备保护动作，经检查变压器外部无异常，可以试送电。d.若因其他设备故障而其相应开关拒动，导致变压器保护越级动作跳闸，在故障点隔离或消除后，可将变压器恢复运行。如果保护属于不正确动作，应退出该保护，再恢复变压器运行。e.若因为人为原因（误碰、误导通二次回路等），导致变压器保护跳闸，值班调度员经核实情况后可同意将该变压器恢复运行。

5 结束语

文章介绍了RCS978变压器保护装置的差动保护原理，包括稳态低值比率差动、稳态高值比率差动、工频变化量比率差动和差动速断保护；另外，也解析了RCS978装置如何解决差动保护的技术难题，从而更好地帮助运行和调度人员在处理变压器故障时，能做出更准确的判断。

参考文献

[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-978型变压器成套保护装置220kV版技术说明书（V3.01）[S].南京：南京南瑞继保电气有限公司出版，2005.