10kV电网主变保护误动的故障分析

王忠友

摘要：如果想保证实际运行过程中变压器的安全性和稳定性，那么就要正确利用主变压器，充分发出它的作用，阻抗内部短路问题，更好的保护主变压器，提升保护效果。一旦变压器处在运行状态下，大多数主变压器保护误动和各种故障问题存在密切联系。加强对主变压器短路阻抗的调整，能够防止对主变压器进行保护，提升变压器运行过程中的安全性和稳定性。对此，本文首先介绍主变压器的作用，然后分析主变压器误动原因，最后说明解决电流互感器暂态饱和的策略。

关键词：10kV电网;主变保护;故障

建立保护系统的主要目的是保护电网主变压器的安全性和可靠性，但是因为10kV线路发生各种不同的故障问题，例如，线路设计环节存在问题、实际运行中出现动荡等，这些问题使保护装置传送一些错误动作信号，错误的动作信号会使差动保护系统进行动作，如果想找到出现问题的原因和科学合理的解决方法，那么相关工作人员就要根据电网实际情况，进行详细分析，找到对应的解决办法。

一、电网运行过程中主变压器的作用

按照实际用电量、用电途径等方面的要求，通常配电系统需要挑选对应数量以及结构的主变压器，确保选择的主变压器能够做好基础电压转换工作，帮助各个电力设备开展科学合理的调配，主变压器是变电站的一种基础设备[1]。

第一点，主变压器在掌控电压数值转变方面存在一些作用，主变压器是变电关键设备之一，它能够帮助传输以及转换电能，满足电力系统中各个设备以及用电居民的各项需求，并且还能够变换电压等级，确保每个传输阶段电压数值的准确性，提升运送电能的效果，防止出现超载安全隐患。

第二点，主变压器在调控电子设备方面存在一些作用，因为电力设备内部线圈结构比较复杂，主变压器能够根据电力设备性能不断调整电能供应，确保将实际功率、传输电压等各个参数控制在合理范围里，根据变电站设备的实际情况，建立对应的安全保护和支持。

如果遇到主变压器发生跳闸问题后，值班工作人员要立刻将这一情况报告给调度员，第一时间内安排维修工作者进行维修检查，按照实际检查结果制定对应对策。现场维修工作者要搜集与故障有关的信息，例如保护文件资料等，因为两套差动保护有着锁定功能，所以这种情况下保护动作是正确的。按照相应图纸检查保护设定值，详细检查二次回路气体。

二、主变压器误动原因

（一）详细分析主变压器误动技术

在线路发生故障的过程中，主变压器动作能够反映出变压器里面压力的合成。根据现场试验结果能够看出，主变压器的短路阻抗以及直流电阻试验都符合要求，做出相应的判断，主变压器保护误动和变压器放电没有直接关系。

详细分析电流和电压波形，能够看出在励磁涌流中，电压波形为正常状态。实际上，普通绕组电流与高压侧电流这两种电流形式相同，但是两种电流形式方向相反。电流通过时，保护跳闸系统的使用可以产生效果。两个主变压器的功率比较大，三向电流衰减过程中，需要花费较长的时间。由此可知，当截止时刻处于最大值时，磁通量极性将会直接决定剩余的磁通量。一旦主变压器通过电流过大时，就会出现铁芯振动现象，导致主变压器动作[2]。

（二）详细分析励磁涌流

冲击电流能够直接决定闭合时施加电压的相位角，且磁芯内剩余磁通量的大小和方向都将会被影响。冲击电流也影响着磁芯的饱和度。单相自炊变压器可以在不同方向合闸的瞬间增加电压，进而导致初相角出现不同现象，事故变压器在合闸的瞬间也会作用到初相角上，满足励磁涌流要求。气体保护动作符合各种不同要求，其他两种保护动作不符合各种不同的要求。因此其他两项无法进行正常动作。由此可以得知，外电压初始相角和变压器合闸瞬间产生励磁涌流有着直接关系。

（三）正确使用各种具有抗饱和性能的保护装置

10kV电网出现故障后，将会给主变压器带来一些影响。一些主变压开启保护装置主要是为了预防实际运行过程中出现故障问题，运用TA饱和判据，防止引起差动保护误动作。若是因为差动电流导致间断，那么可以通过运用闭锁差动保护方法进行解决。借助TA饱和识别技术，能够使保护误动发生几率降低。在解决常见差动问题时，可以借助半波积分法进行详细计算。这种解决方法可以使变压器各个方面的侧电流基波分量求差获得相应的差流，直流分量也不会给它带来过大的影响。

三、解决电流互感器暂态饱和的策略

电流互感器借助自身内部铁芯建立电磁感应，通过这种方式得到与一次和二次电流有关的数值，然而若是铁芯剩余磁含量不断增加，或因为线路故障问题传送大量非周期分量，那么就会出现暂态饱和问题，在判断电流数值时会出现错误问题，如果想解决这些问题，可以在更换硬件等方面进行升级和改造。

（一）针对保护电流互感器的特点，提高电流互感器的稳态性能

要准确判断用电量的情况，出现暂态饱和现象的环节都存在保护性能的电流互感器，不断提高P级电流互感器的稳态性能以及TP级的暂态性能，在电学角度尽能减少因饱和状态产生的误差。

在提升电流互感器稳态性的过程中，要经过多次试验进行测试，确保其处于良好状态下，其中涉及到的主要参数就是互感器的伏安特性，并且要绘制图形，根据图形和计算数据得到一次、二次电流瞬时值等各种关键参数，一般使用极限电动势法进行计算。

第一步，按照电流互感器的特性得到有关它的准确限制等相关参数。第二步，根据计算额定电流得到额定二次极限电动势，并且实际工作中负载的电动势不能超过这个数值。如果电网中具有处于饱和状态下的互感器和线路中出现短路故障问题，那么就要科学降低二次负载实验的结果，确保它不超过额定二次极限電动势，符合极限电动势法的计算规则，通过这种方式提升电流互感器的稳态性能，使其具有的饱和程度不断降低[3]。

（二）更换PR系统以及TPY电流互感器

如今暂态保护的关键设备就是TPY电流互感器，这种类型的互感器里面铁芯结构有着气隙特点，而且气隙长度占磁路平均长度的百分之五，通过这种方式可以使励磁电流不断下降，通过掌控和调节内部铁芯的磁通密度，可以使出现饱和现象的几率比较小。一般来说，很少会大范围使用TPY电流互感器，因为这种类型互感器需要花费较多的资金，导致工程成本上升。

基于P系列电流互感器，增添限制剩余磁系数的性能，形成了PR系列电流互感器。如果稳态互感器长时间处在工作状态中，那么就会累积过多磁力，一旦线路出现故障后，那么就可以在极短时间内让电流互感器处于暂态饱和状态。PR系统电流互感器里面铁芯同样有着气隙特点，能够限制和掌控磁力的含量，当剩余磁系数等于或者小于百分之十时，这种电流互感器的准确级别可以达到5PR以及10PR。若是遇到线路发生短路故障，仅发生一次的情况下，不会出现饱和问题，并且该设备的市场价格比较低，不会大幅度提升工程成本。它比普通电流互感器更加先进，但是却无法和TPY级别的电流互感器进行比较[4]。

四、结束语

通过上述介绍可以看出，一旦电流互感器出现饱和现象后，那么将会导致错误判断电流。10kV电网故障传输的电流信息无法通过主变电器的保护互感器进行处理，错误开启差动保护。因此，相关工作者在日常工作中要认真做好管理工作，提高相关设备的性能，提升电流互感器的稳态性能以及暂态性能，防止电流互感器出现剩磁问题或者饱和现象。

参考文献：

[1]陈大伟. 10kv电力变压器检测及常见问题分析[J]. 军民两用技术与产品， 2018（2）：163-163.

[2]何瑕妮， 张曦. 基于10kV电力系统相电压变化与接地故障现象分析[J]. 电子测试， 2018， 400（19）：101-102.

[3]陈忠. 关于10kV电力电缆的施工故障分析及防范措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2018，（26）：2162-2162.

[4]肖景耀， 邹德涛. 试论10kV电力系统单相接地故障分析与处理方法[J]. 山东工业技术， 2019， 291（13）：201-201.