35kV主变差动保护误动作事故分析

35kV主变差动保护误动作事故分析

【摘要】文章介绍了35kV上马变电站10kV线路故障引起1#主变差动保护误动作跳闸事故，通过调阅现场保护装置事故记录、审查设备定值计算、保护装置特性试验、主变压器差动回路二次接线及电流互感器进行了全面的分析，指出了保护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；CT饱和；分析

35kV上马变电站发生一起由于10kV上水线线路三相金属性短路，10kV上水线瞬时电流速断保护动作跳闸，1#主变差动保护误动作出口，分别跳开1#主变高、低压侧开关，造成了全站停电的事故。

1.事故经过

35kV上马变电站事故时接线如下图所示。

2012年5月2日16时14分46秒，10kV上水线线路发生近端三相金属性短路，10kV上水线671开关线路保护装置瞬时电流速断保护动作跳闸，同时1#主变差动保护装置差动保护动作跳闸，分别跳开1#主变高、低压侧开关的差动保护误动作跳闸事故。

2.现场检查情况

2.1 10kV上水线671开关线路保护动作报告(CT变比：250/5)

瞬时电流速断保护动作

2012年5月2日16时14分46秒476

C：63.73A 00085ms

A：65.42A 00085ms

Ic：55.36A

2.2 1#主变差动保护动作报告（CT变比：高压侧300/5、低压侧500/5）

比率差动动作ABC

2012年5月2日16时14分46秒489

Idb：18.69A

录波：T00018 R00083（16时14分46秒477开始）

2.3 正常时差动保护差流及配置

(1)差流值

I1a=0.61A I1b=0.59A I1c=0.58A

I3a=1.35A I3b=1.25A I3c=1.27A

Ida=0.02A Idb=0.02A Idc=0.04A

(2)主变差动单元箱内配置项条目：

主接线：Y/Y/△-11

调整系数：第一侧：1

第二侧：0.00001

第三侧0.82478

通过比对以上数据，上水线671开关瞬时电流速断保护动作时间早于1#主变差动保护动作时间13毫秒，上水线671开关保护属正确动作。

3.事故原因分析

3.1 对1#主变本体全面检查

对主变压器本体、套管及母线，主变高压侧开关、低压侧开关现场全面检查、

试验，同时对原试验报告进行了比对分析，认为试验数值符合规程要求。

3.2 对主变压器差动保护整定值的分析

定值设定：差动最小动作电流定值1.15A；差动比率系数定值0.5；二次谐波制动系数定值0.15；差动速断电流定值19.1A。

3.2.1 差动平衡系数的计算

主变压器高压侧平衡系数计算：差动保护平衡系数可以以任意侧为基准，本保护以主变高压侧二次电流为基准，所以高压侧平衡系数为1。

主变压器低压侧平衡系数计算：查阅技术说明书公式如下：

平衡系数=××

可以计算出平衡系数为0.82478，实际取平衡系数为0.82478。

3.2.2 差动最小动作电流计算

变压器8MV A，35/10kV。由此可以计算出：变压器低压侧一次额定电流为461.89A，低压侧二次电流4.61A。乘以低压侧平衡系数后为3.81A。差动最小动作电流一般取变压器额定电流的30%—50%，本差动保护实际取额定电流的30%，所以，最小动作电流为1.143A，实际整定为1.15A。

3.2.3 比率制动、谐波制动系数和最小制动电流整定

比率制动系数整定为0.5；谐波制动系数整定为0.15均符合技术说明书要求。

3.2.4 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，实际保护速断动作电流整定值为19.1A。

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。

3.3 对保护装置的特性试验

继电保护二次班用保护装置试验仪对保护装置的最小动作电流、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，均符合整定计算要求，同时也没有发现电流回路有松动或断线等现象，所以保护装置也不会引起保护动作。

3.4 对主变压器差动回路二次接线的分析

35kV上马变电站于2011年年底全面综自改造，更换了所有二次接线及电流互感器。此次事故分析首先对电流二次回路接线进行清理，由于主变压器采用Y/Δ—11接线方式，因此，两侧电流的同相相位不一致，在正常三相对称的情况下，主变压器低压侧（Δ侧）二次电流超前高压侧（Y侧）二次电流30°，而保护装置要求高、低压侧电流互感器均采用星形接线，两侧同相二次电流存在的相位差由保护装置进行平衡，经检查符合技术要求。

对电流互感器进行核对，发现高压侧测量和保护各用一组电流互感器，而低压侧测量和保护共用一组电流互感器。

测量和保护对互感器性能要求不同，保护用的绕组主要是在系统有短路故障时起作用，短路故障时电流很大，往往是额定电流的几倍到几十倍，在这样大的电流情况下，也要求电流互感器的保护绕组保持一定的测量精度，不发生波形的饱和畸形变化，使保护装置能正确动作。

测量、计量用的互感器二次绕组，主要保证负荷电流在正常额定电流范围内能保持测量精度，当系统出现短路，电流互感器测量值远远超额定电流，但即使测量、计量用的二次绕组误差很大，但短路时间很短暂，保护已经跳闸，对测量、计量的准确度影响不大。总之测量用的互感器要求精度高，保护用的互感器要求

抗饱和力强，所以，测量、计量用的二次绕组的准确等级与保护二次绕组的准确等级不同，技术规程要求测量和保护分别使用不同准确级的电流互感器。

调阅故障时1#主变差动保护装置故障录波图如下：

分析此录波图发现，电流A、B、C三相的波形在90°度附近出现一个脉冲尖峰，此尖峰高于原来正常情况下应当输出的电流最大值，负半波与正半波波形相反。

从主变差动动作时的录波图上看，保护动作的原因是：由于主变压器区外故障时，低压侧CT严重饱和，而主变差动保护中差流的计算实际是将各侧电流进行矢量相加，低压侧饱和后就会产生很大的差流，保护整定时考虑一定的抗CT 饱和能力，同是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CT饱和判据，因此当10kV上水线线路发生严重故障时，CT严重饱和造成1#主变差动保护的误动作。

4.结束语

针对事故原因提出的整改措施为差动保护接线重新选择相应的电流互感器变比和精度。这样接线可靠保证了主变差动保护范围区外故障时，差动保护不会因为电流互感器饱和误动作，而当主变差动保护范围区内故障时，差动保护能可靠动作。

对继电保护人员提出新的要求，除了熟悉保护性能、精心调试、对保护定值进行复查外，还要做到以下几点：

4.1 对设备性能充分掌握，对差动保护各侧电流互感器励磁特性曲线、变比及引出线的极性进行认真核查，选用差动用电流互感器要进行伏安特性实验。用伏安特性由线上的拐点电压换算成电流与标称电流倍数比较，前者大则抗饱和特性符合要求，否则不合要求，差动保护两侧电流互感器的特性应一致。

4.2 当微机保护从软件对主变压器相位和幅值补偿后，无论主变压器Y侧或Δ侧电流互感器都必须采用Y/Y—12接线。

4.3 主变差动保护投入后，必须检查差流值，差流值小于3%二次额定值为正常。

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[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2]袁季修,盛和乐,吴聚业.保护用电流互感器应用指南[M].北京:中国电力出版社,2004.