一起電抗器差動保護誤動事故的分析和對策

，， (.南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 ；.國網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州 646000)

0 引 言

高壓電抗器安裝在超高壓變電所的開關(guān)站里，吸收超高壓架空線路的容性充電功率，可以起到降低工頻暫態(tài)過電壓和限制操作過電壓的作用，能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少線路中傳輸?shù)臒o功，提高輸電效率；還能降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓利于系統(tǒng)同期，有利于消除同步電機帶空載長線路可能出現(xiàn)的自勵磁現(xiàn)象。低壓電抗器通常分組裝設于超高壓變電所主變壓器的低壓側(cè)，作用是維持無功平衡。當高壓電抗器裝設容量不足或裝設高壓電抗器有困難時，裝設低壓電抗器可以起補足作用，按無功平衡的需要進行分組投切，運行靈活，投入低壓電抗器還可以抑制輕負荷時母線電壓升高。

GB/T 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：對油浸式并聯(lián)電抗器內(nèi)部及其引出線的相間和單相接地短路，縱聯(lián)差動保護應瞬時動作于跳閘。對于縱聯(lián)差動保護而言，其關(guān)鍵問題是防止CT暫態(tài)飽和所引起縱聯(lián)差動保護誤動，目前在工程上常用的方法是采用比率制動特性和二次諧波閉鎖。即便如此，仍時常發(fā)生因CT飽和而引起的誤動事故，需要引起繼電保護工作者的關(guān)注。下面主要討論低壓電抗器CT飽和所引起的差動保護誤動問題。

1 分 析

某500 kV變電站在變壓器低壓側(cè)投入并聯(lián)電抗器時，電抗器差動保護誤動跳閘。該電抗器保護采用兩折線比率制動特性，差動電流定值為1.0 A，拐點電流為4.0 A，比率制動斜率為0.5。二次諧波閉鎖定值為15%。差動電流Icd=|I1+I2|，制動電流Izd=|I1=I2|/2，其中I1為電抗器第1側(cè)電流，I2為電抗器第2側(cè)電流，I1和I2均以指向電抗器為正方向。

圖1和圖2分別是電抗器保護裝置所記錄的電抗器兩側(cè)電流波形?？梢钥闯?，在投入電抗器后，三相電流含有明顯的直流分量成分，第1側(cè)電流波形比較正常，但第2側(cè)A相和C相電流波形在150 ms開始直流分量迅速衰減，呈現(xiàn)出明顯的CT暫態(tài)飽和的特征。經(jīng)計算差動電流波形如圖3所示。

圖1 電抗器第1側(cè)三相電流

圖2 電抗器第2側(cè)三相電流

圖3 電抗器三相差流波形

差動保護在215 ms判定A相和C相差動動作，并發(fā)出跳閘命令，在200 ms至250 ms期間，差動電流和制動電流的比率制動軌跡如圖4所示，差動電流二次諧波含量如圖5所示。在此時間范圍內(nèi)，差動電流二次諧波含量均小于15%，在215 ms時刻A相二次諧波含量為6.5%，C相二次諧波含量為11%，二次諧波未能閉鎖差動保護。

圖4 三相差動電流比率制動軌跡

圖5 A相和C相差動電流二次諧波含量

2 對 策

避免CT飽和可能引起的保護誤動一直是困擾差動保護可靠性的主要問題。本次事故表明采用比率制動特性和二次諧波閉鎖仍難以有效地避免CT飽和引起的差動保護誤動作，特別是在較小的制動電流情況下的CT飽和問題需要在保護算法上采取額外的補救措施。

從圖3可以看出：在CT逐漸飽和的過程中，差動電流逐漸增大，且差動電流波形偏向時間軸的一側(cè)，A相和C相差流均符合這個特征。因此，提出如下補充判據(jù)：

(1)

圖6 改進后的三相電流比率制動軌跡

根據(jù)上述算法，對電抗器差動保護裝置進行了改進，改進后再未發(fā)生電抗器差動保護的誤動事故。

傳統(tǒng)的比率制動特性很難避免電流幅值較小情況下的CT飽和引起的誤動，特別是在差動電流門檻定值較小的情況下。較小的差動電流門檻定值雖然可以提高差動保護的靈敏度，但也降低了差動保護的安全性，容易引起保護誤動作，在進行整定計算的時候需要綜合考量。

由于一次系統(tǒng)運行和故障情形的多樣性，單純依靠保護裝置自身的CT飽和閉鎖判據(jù)以及比率制動特性本身對CT飽和的抵抗力很難適應所有情形下的CT飽和。對于傳統(tǒng)的電磁式電流互感器，差動保護應盡量選取相同型號的CT以減少不平衡電流及CT飽和的影響。新型的電子式互感器不存在CT飽和問題，采用新型的電子式互感器才是徹底解決CT飽和問題的根本辦法。

3 結(jié) 語

目前，工程上普遍依靠比率制動特性和二次諧波閉鎖來避免差動保護的CT飽和誤動，該方法在電流幅值較小且發(fā)生CT飽和情況下，容易發(fā)生誤動。通過一起電抗器差動保護誤動事故的詳細分析，指出小電流情況下CT暫態(tài)飽和是引起差動保護誤動的根本原因，并提出了一種改進的差動保護算法，該算法利用差動電流中的直流分量與基波分量的幅值來確定修正系數(shù)，進而得到修正后的差動電流。理論和實踐表明，使用該方法可以避免差動保護誤動事故。此外，建議適當提高差動保護的差動電流門檻定值；采用電子式互感器，才能在根本上徹底解決CT飽和引起的差動保護誤動問題。

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