一起220 kV主變差動保護(hù)異常跳閘的分析

吳文聯(lián)，劉巖水，徐建平，黃騰，黃濤

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310016；2.緊水灘發(fā)電廠，浙江麗水323000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

一起220 kV主變差動保護(hù)異常跳閘的分析

吳文聯(lián)1，劉巖水2，徐建平3，黃騰1，黃濤1

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310016；2.緊水灘發(fā)電廠，浙江麗水323000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

通過對一起220 kV主變差動保護(hù)RCS978異常跳閘的現(xiàn)場檢查和差動電流波形分析，發(fā)現(xiàn)差動電流回路存在兩點接地，在受外界干擾時造成了差動保護(hù)的誤動。揭示電流回路兩點接地對繼電保護(hù)系統(tǒng)的危害，為主變保護(hù)異常跳閘特別是大電流試驗端子引起的保護(hù)誤動事故的處理分析提供借鑒。

差動保護(hù)；兩點接地；干擾分析

1 220 kV變電站一次系統(tǒng)

某220 kV變電站運行超過20年，220 kV和110 kV一次主接線為雙母線及專用旁路斷路器的接線方式，35 kV為雙母線方式。變電站共2臺主變壓器（簡稱主變）運行，所用變壓器接在低壓側(cè)35 kV系統(tǒng)，系統(tǒng)接線如圖1所示。

異常跳閘的當(dāng)天220 kV分列運行，110 kV正、副母線并列均未帶旁路運行，35 kV分列運行，220 kV升壓站有敷設(shè)電纜和更換隔離開關(guān)的工作，無任何主變上的工作。剛完成改造的主變保護(hù)采用南瑞繼保的RCS978雙重化配置。主變的第1套保護(hù)的220 kV和110 kV側(cè)，可以通過旁路電流的切換實現(xiàn)旁路運行，切換的大電流端子安裝在各自的旁路保護(hù)屏上，實現(xiàn)1號主變、2號主變的旁路運行。第2套主變保護(hù)不能進(jìn)行旁路方式運行。

圖1 系統(tǒng)接線

2 220 kV主變差動保護(hù)異常跳閘

某日9∶40該變電站2號主變第1套RCS878保護(hù)裝置差動保護(hù)動作出口，跳開了主變3側(cè)斷路器。由于110 kV并列運行，110 kV所有負(fù)荷轉(zhuǎn)移到1號主變，35 kV的備用電源自動投入裝置正確動作，35 kV的Ⅱ段上的負(fù)荷也轉(zhuǎn)移到1號主變上，未造成斷電故障。2號主變第2套保護(hù)及變電站的其他保護(hù)均無異常，保護(hù)動作前曾有電子防盜報警系統(tǒng)故障的情況。

檢查2號主變第1套主變RCS978保護(hù)的故障報告及故障波形（如圖2所示）為：工頻變化量差動保護(hù)21 ms出口，比率差動43 ms出口。保護(hù)裝置在故障后1個周波多一點（21 ms）后發(fā)跳主變?nèi)齻?cè)斷路器的跳閘脈沖，2個多周波（50 ms）后高壓側(cè)、中壓側(cè)電流消失，斷路器完成滅弧。3個多周波（70 ms）后低壓側(cè)電流消失，斷路器完成滅弧，2號主變與電力系統(tǒng)隔離。跳閘后主變的中壓側(cè)還存在斷續(xù)的畸變電流波形，差動電流波形與其對應(yīng)出現(xiàn)，A相電流是B與C相的2倍，相位相反。

圖2 主變差動保護(hù)動作時的電流波形

3 異常電流波形分析

RCS978主變差動保護(hù)裝置的相位補償采用：低壓Δ側(cè)向高、中壓Y側(cè)補償，經(jīng)低壓側(cè)電流轉(zhuǎn)角后，使低壓側(cè)轉(zhuǎn)角電流與高壓側(cè)電流相位一致，由軟件進(jìn)行3相差動電流的計算。

RCS-978保護(hù)為了解決了在Y側(cè)（高、中壓側(cè)）區(qū)外短路接地故障時，兩側(cè)零序電流不平衡的問題，高壓側(cè)電流采用以下計算方式：

進(jìn)一步分析主變差動保護(hù)動作時的電流波形：

（1）A相計算差流峰值在1.2Ie（額定電流），非故障相B與C相為0.6Ie，故障相與非故障相的相位相反（180°），幅值為2倍的關(guān)系。保護(hù)裝置整定的定值為0.4Ie，計算比例差動保護(hù)在1.2Ie差流時能夠可靠正確動作。根據(jù)RCS978保護(hù)裝置的原理，符合A相接地短路的故障情況。但由于差流是由中壓側(cè)明顯的電流畸變導(dǎo)致，其余各側(cè)電流無變化，故障電流接近額定負(fù)荷電流，2號主變的第2套保護(hù)裝置無任何故障啟動信號，再結(jié)合故障時變電站內(nèi)其他線路保護(hù)無異常的情況，這樣可以排除主變本體或區(qū)外故障導(dǎo)致的保護(hù)動作。

（2）保護(hù)裝置中的中壓側(cè)故障電流發(fā)生畸變，并導(dǎo)致保護(hù)裝置差動出口，高壓側(cè)和低壓側(cè)的負(fù)荷電流均正常，確定跳閘原因是中壓側(cè)的電流回路異常引起的，中壓側(cè)的二次電流回路是異常動作檢查的重點。

（3）保護(hù)裝置差動出口跳開主變3側(cè)斷路器后，高、低壓側(cè)的負(fù)荷電流消失，中壓側(cè)的二次電流依然出現(xiàn)2次，間斷40 ms，持續(xù)時間在30 ms與10 ms?？梢悦鞔_中壓側(cè)二次電流回路受到了干擾，從波形中還可以看出斷續(xù)的畸變電流為電弧性的干擾。干擾電流的波形與35 kV側(cè)電壓的B相電壓波形接近，確定所用電B相的負(fù)荷電流接地并有電弧重燃過程，200 ms后完全斷開。

綜上分析得出動作原因為：中壓側(cè)二次電流回路受到了所用電B相接地故障電流干擾，二次電流回路中的兩點接地耦合到差動電流回路，電流達(dá)到差動保護(hù)出口定值，保護(hù)出口跳閘。

4 現(xiàn)場檢查試驗

在現(xiàn)場對2號主變第1套保護(hù)裝置進(jìn)行動作檢查，模擬保護(hù)動作定值正常，中壓側(cè)的電流采樣回路正常。檢查二次電流回路的絕緣時，發(fā)現(xiàn)2號主變中壓側(cè)旁路保護(hù)的電流回路絕緣偏低（小于0.1 MΩ/1 000 V），進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)中壓側(cè)旁路保護(hù)屏的4SD大電流端子A相的3號端子裸露的穿心銅螺桿與柜體有碰觸接地情況，如圖3所示。

圖3 110 kV旁路保護(hù)屏上的主變電流切換端子

該接地點與主變差動保護(hù)的公共接地點在110 kV旁路保護(hù)屏與2號主變保護(hù)屏間形成了2點接地，相當(dāng)于將2號主變110 kV的A相電流形成短路分流（如圖4所示），其中110 kV旁路保護(hù)屏的異常接地點與主接地網(wǎng)相連，2號主變保護(hù)屏接地點與二次接地銅網(wǎng)相連，兩屏間相距在8 m左右，所用電接地點在所用變低壓側(cè)就地接入變電站一次接地網(wǎng)。當(dāng)所用電負(fù)荷在某處（本次檢查后確認(rèn)電子防盜報警系統(tǒng)220 V交流電源火線）接地瞬間，導(dǎo)致變電站的接地網(wǎng)不再是等電位，而是有一定梯度的變化，如圖5所示。這樣在2個接地點之間形成了電位差ΔU，該電位差在主變差動電流回路形成差流，差流的波形與干擾電流在中壓側(cè)疊加的波形完全一致，當(dāng)遠(yuǎn)大于2點接地的分流時導(dǎo)致了保護(hù)裝置的動作。

上述的2點接地在110 kV正常運行情況下110 kV側(cè)負(fù)荷電流也會形成一定的分流，分流的大小與2個接地點的接地阻抗及負(fù)荷電流的大小有關(guān)，分流電流表現(xiàn)為保護(hù)裝置的差動電流，保護(hù)裝置的TA斷線報警整定為0.15Ie，然而主變保護(hù)運行期間未發(fā)送差流異常告警行為。為此在110 kV旁路保護(hù)屏的異常接地點采用人為短路線直接接地法，在2號主變110 kV就地端子箱處加模擬故障電流，在二次電流達(dá)到6 A以上時差流達(dá)到0.4Ie保護(hù)才會出口動作，是主變110 kV側(cè)額定電流（2.98 A）的2倍，由于該主變的110 kV側(cè)最大運行負(fù)荷電流一般在0.6Ie，差流在0.12Ie，考慮到異常接地點的實際接觸阻抗要大于人為短路線的阻抗，所以實際差流要遠(yuǎn)小于0.1Ie，差流告警不會動作。

對110 kV旁路保護(hù)屏上2號主變A相電流3號端子上裸露的穿心銅螺桿進(jìn)行調(diào)整，并加裝絕緣筒與金屬板隔離，檢查電流回路絕緣正常，保護(hù)投入運行后工作正常。

圖4 2號主變110 kV的電流切換接線

圖5 所用電負(fù)荷接地后的電位分布示意

5 結(jié)語

通過主變護(hù)誤動跳閘的分析，2號主變110 kV二次電流回路2點接地是主要原因，所用電負(fù)荷的接地故障導(dǎo)致電位的梯度分布，形成了2個接地點的電位差，該電位差在主變差動電流中新增的差流達(dá)到一定幅值后差動保護(hù)誤動出口。當(dāng)110 kV正常運行時主變負(fù)荷電流不大，2點接地的分流很小，不容易發(fā)現(xiàn)，所以電流回路2點接地對繼電保護(hù)的正確運行危害很大，在繼電保護(hù)設(shè)備的安裝調(diào)試中要嚴(yán)格檢查，主變差動電流回路一點接地的唯一性是非常重要的。

[1]王美義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社, 1998.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on an Abnormal Tripping of Differential Protection of 220 kV Main Transformer

WU Wenlian1，LIU Yanshui2，XU Jianping3，HUANG Teng1，HUANG Tao1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310006，China；2.Jinshuitan Hydropower Station，Lishui Zhejiang 323000，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

By field detection and analysis on differential current wave after abnormal tripping of differential protection RCS978 of 220 kV main transformer,it is founded that there is two-point grounding in differential current circuit，which results in misoperation of differential protection in case of external interference.The paper expounds harm of two-point grounding of current circuit to relaying protection system and hence provides reference for handling and analysis of abnormal tripping of differential protection of main transformer, especially protection misoperation accident caused by large-current testing terminals.

differential protection；two-point grounding；interference analysis

TM772

：B

：1007-1881（2014）11-0066-03

2014-05-27

吳文聯(lián)（1970-），男，浙江浦江人，高級技師，主要從事電力系統(tǒng)二次運維檢修工作。