35kV主變差動保護誤動作事故分析

四川省納溪供電有限責(zé)任公司 葉 繼

35kV上馬變電站發(fā)生一起由于10kV上水線線路三相金屬性短路，10kV上水線瞬時電流速斷保護動作跳閘，1#主變差動保護誤動作出口，分別跳開1#主變高、低壓側(cè)開關(guān)，造成了全站停電的事故。

1.事故經(jīng)過

35kV上馬變電站事故時接線如下圖所示。

2012年5月2日16時14分46秒，10kV上水線線路發(fā)生近端三相金屬性短路，10kV上水線671開關(guān)線路保護裝置瞬時電流速斷保護動作跳閘，同時1#主變差動保護裝置差動保護動作跳閘，分別跳開1#主變高、低壓側(cè)開關(guān)的差動保護誤動作跳閘事故。

2.現(xiàn)場檢查情況

2.1 10kV上水線671開關(guān)線路保護動作報告(CT變比：250/5)

瞬時電流速斷保護動作

2012年5月2日16時14分46秒476

C：63.73A 00085ms

A：65.42A 00085ms

Ic：55.36A

2.2 1#主變差動保護動作報告（CT變比：高壓側(cè)300/5、低壓側(cè)500/5）

比率差動動作ABC

2012年5月2日16時14分46秒489

Idb：18.69A

錄波：T00018 R00083（16時14分46秒477開始）

2.3 正常時差動保護差流及配置

(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)主變差動單元箱內(nèi)配置項條目：

主接線：Y/Y/△-11

調(diào)整系數(shù)：第一側(cè)：1

第二側(cè)：0.00001

第三側(cè)0.82478

通過比對以上數(shù)據(jù)，上水線671開關(guān)瞬時電流速斷保護動作時間早于1#主變差動保護動作時間13毫秒，上水線671開關(guān)保護屬正確動作。

3.事故原因分析

3.1 對1#主變本體全面檢查

對主變壓器本體、套管及母線，主變高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)開關(guān)現(xiàn)場全面檢查、試驗，同時對原試驗報告進行了比對分析，認為試驗數(shù)值符合規(guī)程要求。

3.2 對主變壓器差動保護整定值的分析

定值設(shè)定：差動最小動作電流定值1.15A；差動比率系數(shù)定值0.5；二次諧波制動系數(shù)定值0.15；差動速斷電流定值19.1A。

3.2.1 差動平衡系數(shù)的計算

主變壓器高壓側(cè)平衡系數(shù)計算：差動保護平衡系數(shù)可以以任意側(cè)為基準(zhǔn)，本保護以主變高壓側(cè)二次電流為基準(zhǔn)，所以高壓側(cè)平衡系數(shù)為1。

主變壓器低壓側(cè)平衡系數(shù)計算：查閱技術(shù)說明書公式如下：

可以計算出平衡系數(shù)為0.82478，實際取平衡系數(shù)為0.82478。

3.2.2 差動最小動作電流計算

變壓器8MVA，35/10kV。由此可以計算出：變壓器低壓側(cè)一次額定電流為461.89A，低壓側(cè)二次電流4.61A。乘以低壓側(cè)平衡系數(shù)后為3.81A。差動最小動作電流一般取變壓器額定電流的30%—50%，本差動保護實際取額定電流的30%，所以，最小動作電流為1.143A，實際整定為1.15A。

3.2.3 比率制動、諧波制動系數(shù)和最小制動電流整定

比率制動系數(shù)整定為0.5；諧波制動系數(shù)整定為0.15均符合技術(shù)說明書要求。

3.2.4 差流速斷計算

差流速斷按躲過變壓器的勵磁涌流、最嚴(yán)重外部故障時的不平衡電流及電流互感器飽和等整定，實際保護速斷動作電流整定值為19.1A。

圖1 故障時35kV上馬變電站接線圖

圖2 主變區(qū)外故障時低壓側(cè)CT飽和錄波圖

由以上分析計算可知，主變壓器差動保護整定值計算是正確的，不會引起保護動作。

3.3 對保護裝置的特性試驗

繼電保護二次班用保護裝置試驗儀對保護裝置的最小動作電流、比率制動系數(shù)、二次諧波制動系數(shù)及差流速斷動作電流進行全面試驗，均符合整定計算要求，同時也沒有發(fā)現(xiàn)電流回路有松動或斷線等現(xiàn)象，所以保護裝置也不會引起保護動作。

3.4 對主變壓器差動回路二次接線的分析

35kV上馬變電站于2011年年底全面綜自改造，更換了所有二次接線及電流互感器。此次事故分析首先對電流二次回路接線進行清理，由于主變壓器采用Y/Δ—11接線方式，因此，兩側(cè)電流的同相相位不一致，在正常三相對稱的情況下，主變壓器低壓側(cè)（Δ側(cè)）二次電流超前高壓側(cè)（Y側(cè)）二次電流30°，而保護裝置要求高、低壓側(cè)電流互感器均采用星形接線，兩側(cè)同相二次電流存在的相位差由保護裝置進行平衡，經(jīng)檢查符合技術(shù)要求。

對電流互感器進行核對，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)測量和保護各用一組電流互感器，而低壓側(cè)測量和保護共用一組電流互感器。

測量和保護對互感器性能要求不同，保護用的繞組主要是在系統(tǒng)有短路故障時起作用，短路故障時電流很大，往往是額定電流的幾倍到幾十倍，在這樣大的電流情況下，也要求電流互感器的保護繞組保持一定的測量精度，不發(fā)生波形的飽和畸形變化，使保護裝置能正確動作。

測量、計量用的互感器二次繞組，主要保證負荷電流在正常額定電流范圍內(nèi)能保持測量精度，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)短路，電流互感器測量值遠遠超額定電流，但即使測量、計量用的二次繞組誤差很大，但短路時間很短暫，保護已經(jīng)跳閘，對測量、計量的準(zhǔn)確度影響不大?？傊疁y量用的互感器要求精度高，保護用的互感器要求抗飽和力強，所以，測量、計量用的二次繞組的準(zhǔn)確等級與保護二次繞組的準(zhǔn)確等級不同，技術(shù)規(guī)程要求測量和保護分別使用不同準(zhǔn)確級的電流互感器。

調(diào)閱故障時1#主變差動保護裝置故障錄波圖如下：

分析此錄波圖發(fā)現(xiàn)，電流A、B、C三相的波形在90°度附近出現(xiàn)一個脈沖尖峰，此尖峰高于原來正常情況下應(yīng)當(dāng)輸出的電流最大值，負半波與正半波波形相反。

從主變差動動作時的錄波圖上看，保護動作的原因是：由于主變壓器區(qū)外故障時，低壓側(cè)CT嚴(yán)重飽和，而主變差動保護中差流的計算實際是將各側(cè)電流進行矢量相加，低壓側(cè)飽和后就會產(chǎn)生很大的差流，保護整定時考慮一定的抗CT飽和能力，同是為了保證變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時保護能快速動作，差動保護中通常不再增設(shè)CT飽和判據(jù)，因此當(dāng)10kV上水線線路發(fā)生嚴(yán)重故障時，CT嚴(yán)重飽和造成1#主變差動保護的誤動作。

4.結(jié)束語

針對事故原因提出的整改措施為差動保護接線重新選擇相應(yīng)的電流互感器變比和精度。這樣接線可靠保證了主變差動保護范圍區(qū)外故障時，差動保護不會因為電流互感器飽和誤動作，而當(dāng)主變差動保護范圍區(qū)內(nèi)故障時，差動保護能可靠動作。

對繼電保護人員提出新的要求，除了熟悉保護性能、精心調(diào)試、對保護定值進行復(fù)查外，還要做到以下幾點：

4.1 對設(shè)備性能充分掌握，對差動保護各側(cè)電流互感器勵磁特性曲線、變比及引出線的極性進行認真核查，選用差動用電流互感器要進行伏安特性實驗。用伏安特性由線上的拐點電壓換算成電流與標(biāo)稱電流倍數(shù)比較，前者大則抗飽和特性符合要求，否則不合要求，差動保護兩側(cè)電流互感器的特性應(yīng)一致。

4.2 當(dāng)微機保護從軟件對主變壓器相位和幅值補償后，無論主變壓器Y側(cè)或Δ側(cè)電流互感器都必須采用Y/Y—12接線。

4.3 主變差動保護投入后，必須檢查差流值，差流值小于3%二次額定值為正常。

[1]國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓(xùn)教材[M].北京:中國電力出版社,2009.

[2]袁季修,盛和樂,吳聚業(yè).保護用電流互感器應(yīng)用指南[M].北京:中國電力出版社,2004.