变压器增量差动保护动作分析

变压器增量差动保护动作分析

基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理，目前已广泛应用于微机保护之中。特别是变压器增量差动保护，对变压器内部轻微匝间故障、高阻性接地故障有其优越性，比带负荷电流的常规比例差动保护灵敏度要高。但雷雨天气变压器保护区外遭雷击时，也易引起微机保护装置增量差动误动作。本文用一个实例对此问题进行探讨，供大家参考。关键字：变压器增量差动[1篇]动作分析[2篇]

0 引言

增量差动保护是利用故障后电流与负荷分量的差值，即故障分量电流来构成的保护装置。习惯上常用Δ表示故障分量，故障分量差动保护应用于保护装置有其有利的一面，增量差动不受正常运行的负荷电流的影响，具有比比率差动更高的灵敏度，由于比率差动保护的制动电流的选取包括正常的负荷电流，变压器发生弱故障时，比率差动保护由于制动电流大，可能延时动作。增量差动主要解决变压器轻微的匝间故障，高阻接地故障。但是应用故障分量差动保护的保护装置有误动的现象，有必要对其进行进一步分析和说明。本文以实际运行中一次区外故障的实例，阐述故障分量差动保护实际应用中需要引起注意和解决的问题。

1 现场情况

2009-06-16 18点11时左右，当时天气是雷雨交加，110KV曹家变#2主变跳闸，我所抢修人员及时赶到现场，对一、二次设备进行了全面检查。现场情况是曹家变2#主变WBH-812保护装置发“增量差动保护B相动作”信号，跳闸灯亮，保护室事故照明灯亮，交流电源无，现场故障录波装置使用的是LR2000型故障录波装置，无交流电源无法观察录波情况，查上一级变电站上渡变故障录波显示上曹线为BC相间短路故障，故障电流约13A。查后台记录，2009-06-16 18:01:38.014 334电流III段跳闸动作，动作相对时间1502毫秒。18:01:40.055 334重合闸动作，动作相对时间2021毫秒。18:01:40.875 公用测控2FCK-803?10KVII母接地告警，18:05:35.396 334电流I段跳闸动作，动作相对时间23毫秒。 18:05:37.436 334重合闸动作，动作相对时间2020毫秒。18:07:23.169 334电流III段跳闸动作，动作相对时间1501毫秒。18:07:25.211 334重合闸动作，动作相对时间2020毫秒。18:11:57.110 2#B主保护增量差动保护B相动作，动作相对时间115毫秒。18:11:57.663 公用测控1FCK-803 35KVII母接地告警。对站内一次设备外观检查，发现 35KV主变避雷器三相均动作一次，查运行记录，35KV主变避雷器A相32次;B相33次; C相32次,查看现场避雷器记数器A相33次;B相34次; C相33次。查35KV母线避雷器记数器A相33次;B相47次; C相33次，均在原有基础上动作一次。查110V母线避雷器记数器动作次数均为0次。2#主变WBH-812差动保护装置报文： 18:11:57.110增量差动保护B相动作，动作时间115毫秒。A相差动电流0.09A，A相制动电流1.10A，B相差动电流0.57A，B相制动电流0.46A，C相差动电流0.61A，C相制动电流0.96A，高压侧A相电流0.50A64°，高压侧B相电流0.29A229°，高压侧C相电流0.23A262°，中压侧A相电流0.59A242°，中压侧B相电流0.43A159°，中压侧C相电流0.78A28°，低压侧电流均不超过0.03A。调出装置内部的故障录波图如下：

图1 装置内的故障录波图

从上所叙可知，该站遭受到多次强烈雷击，首先10KV332、334遭遇雷击跳闸，10KV母线接地报警，35KV遭遇雷击接

地报警。在当时情况如下： A相差动电流0.09A，A相制动电流1.10A，B相差动电流0.57A，B相制动电流0.46A，C相差动电流0.61A，C相制动电流0.96A，高压侧A相电流0.50A64°，高压侧B相电流0.29A229°，高压侧C相电流0.23A262°，中压侧A相电流0.59A242°，中压侧B相电流0.43A159°，中压侧C相电流0.78A28°，低压侧电流均不超过0.03A。从故障录波图可看出，属于35KVBC相短路，且高中压侧相位正好相差180°，是区外相间短路故障。引起增量差动保护B 相动作，动作时间115毫秒。

2 变压器差动保护装置检查(试验条件：520、420、320处检修、2B差动保护装置运行、差动保护硬压板投入，定值中Ie=2.755A)

1、检查保护装置精度，显示电流及相位均合格;

2、分别对高、中、低加入差动电流，装置动作正确;

3、模拟反向故障，对高、中压侧加入反向电流，差动可靠不动;

4、模拟反向故障，对高、低压侧加入反向电流，差动可靠不动;

5、模拟故障时刻上渡变侧录波电流大小，对高、中压侧加入反向电流，差动可靠不动;

6、模拟故障时刻上渡变侧录波电流大小，对高、低压侧加入反向电流，差动可靠不动;

7、模拟故障时刻差流，差动保护动作，发增量差动保护B相动作，动作报文与故障时刻报文近似;

8、主变送电带负荷后检查装置显示，A相差动电流0.040A，制动电流0.460A，B相差动电流0.038A，制动电流0.481A，C相差动电流0.027A，制动电流0.438A)。

检查结果表明装置无异常，现场接线均正确。

3 增量差动保护装置动作原因分析

WBH-812型微机保护装置增量差动动作方程为：

从装置的动作报告分析，增量差动B相差动差流为0.57A，大于增量差动最小动作电流0.2Ie(0.2*2.76=0.552A)，增量差动B相制动电流为0.46A，满足(1)式和(2)式的动作方程，符合增量差动保护的动作条件。

根据装置的录波波形计算出增量差动B相动作情况(其中第4侧没有电流，计算时忽略)。图中带点线表示差动电流，不带点线表示制动电流，横线表示启动门槛。

图2 增量差动保护动作情况

从图中可看出：中压侧区外故障发生一段时间后由于中压侧TA传变略有畸变(如图1所示变压器第2侧B相标注部分)，造成增量差流变大，且制动电流变小，是最终导致增量差动保护动作。

4 解决办法或建议

由于增量差动保护的灵敏度很高，故障过程中各侧的电流畸变产生的增量，对保护装置的动作行为影响很大。理论上增量差动保护有效地消除了正常负荷分量下不平衡电流的影响，可以作到使动作特性在坐标原点附近的死区很小，故障分量差流最小启动值ΔIdmin和故障分量拐点制动电流ΔIrmin可以取较小值。但是考虑到CT暂态传变时发生畸变、装置的测量精度和装置的电路性能等因素的影响。故障分量差流最小启动值ΔIdmin不能取得太小。否则，当发生区外轻微故障时，故障电流中负荷电流占了较大的比例，发生故障时暂态误差的影响可能使差动电流增大，制动电流减小，故障分量差动保护制动性能偏弱，引起保护误动作，其增量差动保护动作特性图如下：

图3 增量差动保护动作特性图

从图中可以看出，为了提高该装置在发生区外故障时的可靠性，可将故障分量差动保护的拐点制动电流取小一些，即适当将斜线向横轴左方平移。本例曹家变WBH-812保护装置如果将斜线向横轴左方平移0.3A，则

0.8(0.46+0.3)=0.608>0.57，保护装置能可靠制动，建议把此平移量作为保护装置的一项定值，以便运行中积累经验。

参考文献：

[1] 陆于平，等.微机发电机差动保护[J].电力自动化设备，1999(2)：6-10.

[2] 尹项根，等.故障分量差动保护[J].电力系统自动化，1999(11).