一起勵磁涌流致變壓器差動保護(hù)誤動作事故的分析

宋微浪, 唐 斌, 胡曉駿, 謝雍燊

1. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 檢修分公司 福州 350013 2. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 福州 350012 3. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 福州供電公司 福州 350009

?

一起勵磁涌流致變壓器差動保護(hù)誤動作事故的分析

宋微浪1, 唐 斌2, 胡曉駿3, 謝雍燊1

1. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 檢修分公司 福州 350013 2. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 福州 350012 3. 國家電網(wǎng)福建省電力有限公司 福州供電公司 福州 350009

針對某500kV主變壓器在空載沖擊過程中兩套差動保護(hù)均動作的事故進(jìn)行了分析，通過一次設(shè)備現(xiàn)場檢查、保護(hù)裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)檢查、諧波波形檢查等手段，確認(rèn)原因為勵磁涌流導(dǎo)致變壓器保護(hù)誤出口。針對事故原因，提出了加強(qiáng)變壓器試驗監(jiān)管的措施，在變壓器直流電阻試驗后進(jìn)行強(qiáng)制消磁，進(jìn)而避免勵磁涌流觸發(fā)差動保護(hù)誤動作。

變壓器； 勵磁涌流； 差動保護(hù)； 故障

變壓器差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，在為變壓器安全穩(wěn)定運行提供有力支持的同時，也可能因勵磁涌流等原因?qū)е庐a(chǎn)生誤動作[1]。筆者以一起勵磁涌流致變壓器空載沖擊誤動作事故為案例，分析了事故發(fā)生的原因，并提出相應(yīng)的解決方案。

1 事故現(xiàn)場檢查分析

某500kV變壓器在恢復(fù)送電操作過程中，其中壓220kV側(cè)開關(guān)向變壓器進(jìn)行充電，引起變壓器兩套主變比率差動保護(hù)動作，出口跳閘，中壓側(cè)開關(guān)跳開。現(xiàn)場進(jìn)行了一、二次設(shè)備檢查。

1.1 一次設(shè)備檢查

該主變跳閘后，檢查一次設(shè)備無異常。獲取油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，取高、中、低壓三部位油樣進(jìn)行檢測，試驗數(shù)據(jù)均合格。跳閘時外部中、低壓側(cè)無短路電流。根據(jù)上述現(xiàn)象，排除了變壓器存在放電擊穿一次設(shè)備故障的可能。

1.2 繼電保護(hù)設(shè)備檢查

檢查兩套RCS-978保護(hù)裝置，均顯示比率差動保護(hù)動作，操作箱指示燈顯示兩組出口跳閘均動作。調(diào)閱電子波形，確認(rèn)為較為完整的正弦波形。保護(hù)裝置會自動對波形進(jìn)行處理，濾除直流分量，A相波形近似完整的正弦波。B、C相電流較小，中壓側(cè)A相電流最大，且A相電壓伴隨跌落10%左右，表現(xiàn)出類似A相繞組的故障，且電流沒有明顯增大的趨勢，如圖1所示。

查看RCS-978保護(hù)動作報告，跳閘時A相差動電流為1.24A、B相差動電流為0.60A、C相差動電流為0.65A，大于差動啟動值。A、B兩相的二次諧波百分比約為9%，小于二次諧波制動的整定值(15%)，二次諧波閉鎖開放比率差動保護(hù)，42ms后比率差動保護(hù)動作。

保護(hù)的差流、差流二次諧波含量、中壓側(cè)電壓幅值、中壓側(cè)零序電流依次如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

圖1 保護(hù)裝置電子波形

圖2 保護(hù)差流原始值

圖3 差流二次諧波含量

圖4 中壓側(cè)電壓幅值

圖5 中壓側(cè)零序電流

從錄波數(shù)據(jù)看，整個空載沖擊過程中A、B兩相諧波含量均比較低，在8%～10%之間；C相諧波含量略高，約為18%。

2 事故原因分析

變壓器微機(jī)繼電保護(hù)中常采用二次諧波制動的方式進(jìn)行邏輯閉鎖[2-4]，本案例中，RCS-978保護(hù)裝置將浮動閾值策略應(yīng)用在勵磁涌流判別中[5]。在這一策略中，二次諧波制動因數(shù)可從5%浮動到15%，當(dāng)變壓器A、B、C三相中有一相二次諧波含量超過15%時，保護(hù)裝置將退出自適應(yīng)勵磁涌流判據(jù)，開放差動保護(hù)，這樣也就導(dǎo)致了空載沖擊時保護(hù)誤動作。

對引起變壓器勵磁涌流的外部因素進(jìn)行分析。在停電例檢時，變壓器直流電阻試驗后未充分釋放殘留在鐵心中的剩磁[6]，而變壓器剩磁大，勵磁涌流工頻分量大，二次諧波分量小，對變壓器的動態(tài)穩(wěn)定和運行安全十分不利[7]。

綜合認(rèn)為，發(fā)生跳閘事故，變壓器保護(hù)受勵磁涌流判據(jù)影響是主要原因，而最直接的原因則是變壓器高壓試驗后未進(jìn)行消磁。

3 采取的應(yīng)對措施

變壓器空載沖擊異常跳閘的原因明確后，對變壓器剩磁進(jìn)行充分消除，然后進(jìn)行聯(lián)變送電。次日再次用聯(lián)變中壓側(cè)開關(guān)沖擊聯(lián)變，成功合閘。第二次空載沖擊時故障錄波器的波形如圖6所示，顯示勵磁涌流數(shù)值明顯減小，差動保護(hù)可靠閉鎖。

圖6 聯(lián)變第二次沖擊時中壓側(cè)電流和電壓波形

4 結(jié)論

本起案例中，勵磁涌流判據(jù)導(dǎo)致變壓器空載沖擊時誤跳閘，直接原因是變壓器高壓試驗后未進(jìn)行消磁處理，導(dǎo)致變壓器鐵心內(nèi)存在剩磁，誘發(fā)單相勵磁涌流判據(jù)條件成立，導(dǎo)致三相誤出口。

為避免類似事故再次發(fā)生，可以從以下幾方面加強(qiáng)防范。

(1) 采納基于波形識別的新技術(shù)[8]，加強(qiáng)勵磁涌流與其它短路故障電流的辨識，正確區(qū)分勵磁涌流與其它短路電流。

(2) 采取消除剩磁法[9]，要求變壓器完成各項直流電阻試驗后，必須進(jìn)行消磁試驗。

(3) 采取選相分合閘技術(shù)[10]，對開關(guān)分合閘時間進(jìn)行控制，合理規(guī)避變壓器剩磁突變的時間點，消除或減小勵磁涌流。

[1] 張明清.變壓器差動保護(hù)誤動原因分析及改進(jìn)措施[J].上海電氣技術(shù)，2011，4(2)： 18-22.

[2] 熊小伏,齊曉光,歐陽金鑫.雙饋風(fēng)電機(jī)組短路電流對變壓器保護(hù)二次諧波制動的影響[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2014,34(13)： 2201-2209.

[3] 李貞,張明珠,倪傳坤,等.變壓器勵磁涌流的自適應(yīng)二次諧波分相制動方案[J].電力系統(tǒng)自動化,2013,37(6)： 121-124.

[4] 王鐵勝,尹忠東.他勵式磁控電抗器在不同工作狀態(tài)下的諧波問題[J].上海電氣技術(shù),2016,9(2)： 23-26，30.

[5] 傅偉,趙莉華,梁勇,等.多臺變壓器空載合閘勵磁涌流及其抑制方案的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015，43(1)： 28-33.

[6] 李興寧,王書杰.基于MATLAB的變壓器空載合閘時勵磁涌流仿真分析[J].機(jī)械制造與自動化,2013,42(6)： 192-193，196.

[7] 馮遠(yuǎn)程,張浩,鄭龍瑋.變壓器剩磁對設(shè)備運行的影響與防范[J].上海電力,2009(3)： 252-254.

[8] 凌光,蘇斌.一種基于差流波形特征的勵磁涌流識別方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2015,43(6)： 19-24.

[9] 余克光.電力變壓器鐵心剩磁檢測及消除[J].自動化應(yīng)用,2012(3)： 73-74，76.

[10] 趙佳,呂家鋒.基于分布式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步合閘時間預(yù)測方法研究[J].上海電氣技術(shù),2009,2(1)： 36-39，54.

(編輯： 啟 德)

Analyzed the accident of two sets of differential protection devices acting at the same time in the process of non-load impact in a 500kV main transformer. By field inspection of the equipment and a check of the internal data of the protection device and by harmonic waveform inspection, confirmed that it was the magentizing in rush current that caused a misplaced protection in the transformer. Aiming at the cause of the accident, the measures to strengthen the test, supervision and control of the transformer were put forward, after testing the DC resistance of the transformer, the demagnetization should be carried out, so as to avoid the malfunction of the differential protection activated by magentizing in rush current.

Transformer； Magentizing in Rush Current； Differential Protection； Fault

2016年9月

宋微浪(1985— )，男，碩士，工程師，主要從事變壓器檢修和諧波治理等研究工作， E-mail： swlang147@163.com

TM421

B

1674-540X(2017)02-040-04