一起典型主变差动保护误动作分析

一起典型主变差动保护误动作分析
摘要：本文阐述了一起主变差动保护误动作的事故分析及处理过程。

通过对现场保护装置事故报文、复核现场定值计算、保护装置整组试验、主变压器差动回路二次接线及电流互感器特性试验等全面进行分析，指出了差动保护误动作的原因并采取了纠正措施，保证了电网的安全稳定可靠运行。

关键词：变压器；差动保护；误动作；TA试验
0引言
变压器是变电站中的关键原件，是电力生产中极其重要的环节，其良好运行状态是保证电网安全稳定运行的必要条件。

2016年6月1日和3日，35kV南华变电站接连发生了两起由于10kV111南华线线路两相短路，造成10kV111南华线过流Ⅰ段保护动作跳闸，3#主变差动保护误动作出口，跳开3#主变高压侧3503开关和低压侧301开关的事故。

1事故经过
2016年6月3日17时14分28秒,10kV111南华线线路AB两相短路,造成111南华线过流Ⅰ段保护动作跳闸及3#主变差动保护误动作出口。

111南华线TA 变比为200/5,过流Ⅰ段动作电流为60.9A,得A;3号主变比率差动动作，，。

下图2为111南华线线路AB两相短路时差动保护动作的录波图：其中电流通道1、2、3分别为3#变压器差动回路高压测A、B、C三相电流，电流通道4、5、6分别为3#变压器差动回路低压测A、B、C三相电流。

2现场检查
2.1111南华线路动作报告
该线路TA变比为200/5，配置两相式电流互感器。

启动时刻:2016-06-0317:14:28:081状态量：018ms过流Ⅰ段动作072ms过流I段动作返回1053ms 重合闸动作1257ms重合闸返回动作电流:IA:60.9A2.23#主变差动保护动作报告该差动保护配置北京天能继保DSI5122型保护装置。

高压侧TA变比300/5,低压侧TA变比500/5。

2016年6月3日17时14分28秒149比率差动动作：，根据动作时间111南华先于3#主变差动保护动作，111南华动作行为正确，且找到故障点位于线路1.4公里处。

2.33#主变差动保护正常时的极性及差流检查
(1)差流值Ila=0.61AI1b=0.59AI1c=0.58A，
I3a=1.30AI3b=1.25A13c=1.27A，Ida=0.02AIdb=0.01AIdc=0.01
(2)极性检查
变压器投运后，以高压侧35kV母线二次电压UAN为基准，测量差动回路高压侧各相电流幅值、角度如
下:UAN=61.7V,θ=0oIAh=0.61A,θ
=35.7oIBh=0.59A,θ=279.50ICh=0.61A,θ=159.6o以低压侧10kV母线二次电压UAN为基准，测量差动回路低压侧各相电流幅值、角度如下:UAN=57.9V,θ=0oIAl=1.30A,θ=244.3oIBh=1.25A,θ
=123.6oICh=1.27A,θ=8.8o
有以上测量数据可以看出，低压侧A相电流落在第四象限P为负(流出极性端)，两侧TA极性端均在各自母线侧，极性正确。

若变压器高低侧差动电流均按负序接入，则原边超前副边应为210度。

3事故分析
3.1对主变压器差动保护整定值的分析变压器容量为8000kVA,高压侧TA变比为300/5,低压侧TA变比为500/5。

定值单整定：差动启
动定值1.1A，差流告警门槛0.55A，比率差动起始斜率0.12，最大斜率0.7，二次谐波制动系数定值0.17，差动速断电流定值15.84。

3.1.1差动最小动作电流计算
变压器8000kVA,35/10kV,低压侧二次电流4.62A,乘以低压侧平衡系数后为2.2A。

差动启动电流，通常取，其中是可靠系数取1.5~2；是TA的比误差10P型取0.03×2,5P取0.01×2;是变压器改变分接头或带负荷调压造成的误差；符合要求。

3.1.3差流速断计算
差流速断按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定，通常，一般取为4~8，对于容量为6300~31500kVA的变压器取4.5~7.0。

本变压器实际保护速断动作电流整定值为15.84A，得为7.2基本符合要求。

由以上分析计算可知，主变压器差动保护整定值计算是正确的，不会引起保护动作。

3.2对差动保护装置的试验
对差动保护装置最小动作电流、比率制动系数、二次谐波制动系数及差流速断动作电流进行全面试验，发现本装置二次谐波制动系数有2%的误差，根据规程要求，变压器二次谐波制动系数一般整定范围为15%-20%，所以该定值不会造成区外故障时差动保护误动。

3.3差动保护电流互感器接线情况的检查对该变压器电流互感器进行核对，经检查1绕组接计量，2绕组接测量，3绕组接差动，二次回路接线正确。

3.4对差动保护动作录波波型的分析
从主变差动保护动作时的录波图上可以看出差动保护误动作的原
因是由于主变压器区外故障时，低压侧TA严重饱和，导致低压侧电
流非线性传变，低压侧TA饱和导致参与差动计算的电流发生严重畸变，从而产生很大的差流，保护整定时考虑一定的抗TA饱和能力，
同时为了保证变压器内部发生严重故障时保护能快速动作，差动保护
中通常不再增设TA饱和判据，因此南华线线路发生严重短路故障时，3#主变低压侧TA严重饱和是造成3#主变差动保护误动作的真正原因。

4.1TA饱和原因
稳态饱和：当电流互感器通过的稳态对称短路电流产生的二次电
动势超过一定值时，互感器铁心将开始出现饱和。

对于反应电流值的
保护，如过电流保护和阻抗保护等，饱和将使保护灵敏度降低。

对于
差动保护，差电流取决于两侧互感器饱和特性的差异。

5结论
(1)根据3#主变差动故障录波分析，3#主变差动误动是由于低压
侧TA饱和致使参与差动计算的电流发生畸变和间断，导致差动保护
误动作。

(2)根据3#主变低压侧TA伏安特性曲线及10%误差曲线，该组TA
不满足铭牌数据要求。

(3)根据3#主变低压侧TA二次回路负荷实测和计算，该组TA二
次额定输出容量不能满足该差动回路的要求。

(4)根据3#主变低压侧TA伏安特性曲线拐点电压计算的实际允许
故障电流倍数均小于该组TA标称准确限制电流倍数10，更远小于实
际可能出现的最大短路电流倍数。

若该组TA不更换，则在10kV任意一条线路近区故障或10kV母线
故障时都极有可能造成3#主变差动保护误动作。

综上所述建议对该组TA进行整体更换。

选用变比、伏安特性满足
要求，且二次额定容量≧20VA的电流互感器。

6结束语
通过对故障录波波形的分析，确定TA饱和是导致差动保护误动的
原因。

TA进行试验和计算确定TA不满足该差动保护的要求，提出对
该组TA进行整组更换，以满足要求，消除该主变差动保护误动作的
隐患，提高电网设备可靠稳定运行水平。

针对这一问题，很多专家也
进行了研究，提出了有效的方法来避免此问题的发生，如二次谐波制动、TA饱和闭锁差动等。

参考文献：
[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材.北京：中国电力出版社，2009.
[2]贺家李，宋从矩、电力系统继电保护原理.北京：中国电力出
版社，1994.
[3]国家电力调度中心.电力系统继电保护典型故障分析.北京：中
国电力出版社,2000.。