一起變壓器差動保護(hù)動作分析

王紹輝

摘 要：本文闡述了一起變壓器差動保護(hù)動作，根據(jù)過保護(hù)裝置中錄波的數(shù)據(jù)推斷出：造成本次差動保護(hù)誤動的原因是高低壓側(cè)電流相序接反，且高壓側(cè)實際所用CT變比與裝置整定CT變比不一致。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動；正序接線；負(fù)序接線；CT串聯(lián)；區(qū)外短路

中圖分類號：TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0136-02

Analysis of the Differential Protection Action of a Transformer

WANG Shaohui

（XJ Electric Limited Corporation，Xuchang Henan 461000）

Abstract： This paper described the action of transformer differential protection， through the protection of data from the current wave device detects phase high pressure and low pressure sides were reversed， resulting in differential protection in the area outside the interphase short circuit malfunction，and the CT conversion ratio of the high voltage side was not consistent with the CT setting ratio of the device.

Keywords： transformer；differential；positive sequence connection；negative sequence connection；CT series；out of zone short circuit

1 情況說明

2016年4月3日晚上19：42，某110kV青陂變壓器差動保護(hù)動作，分別跳開該變壓器高、低壓側(cè)開關(guān)跳閘。

根據(jù)用戶反映得到如下信息：①故障發(fā)生時，當(dāng)?shù)乩纂娊患?，低壓?cè)出線的兩條線路保護(hù)的過流保護(hù)I段同時瞬時動作，二次故障電流分別達(dá)到了40A和21A。整定定值為20A，0s。懷疑是雷擊造成的短路故障。②線路過流保護(hù)動作的同時（相差幾毫秒），青陂變壓器的兩套差動保護(hù)同時動作。③青陂變壓器為兩圈變壓器，高壓側(cè)額定電壓115kV，無中壓側(cè)，低壓側(cè)額定電壓10.5kV。青陂變壓器采用主后一體配置，保護(hù)裝置為微機型繼電保護(hù)。

2 動作分析

2.1 初步分析

現(xiàn)場變壓器保護(hù)的設(shè)備參數(shù)和差動保護(hù)定值分別如表1和表2所示[1]。

根據(jù)設(shè)備參數(shù)可算出，青陂變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)二次額定電流分別為：

[Ihe=S3×Uh×Nh=50×1 0003×115×120=2.09A] （1）

[Ile=S3×Uh×Nh=50×1 0003×10.5×600=4.58A] （2）

根據(jù)事故前變壓器保護(hù)裝置中錄波的數(shù)據(jù)推斷出：高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流相序均接反，應(yīng)為正序接線，而實際為負(fù)序接線。此時，保護(hù)裝置軟件計算后高低側(cè)電流相位相差120°，而正序接線時保護(hù)裝置軟件計算后高低側(cè)電流相位相差180°，負(fù)序接線造成正常運行時變壓器保護(hù)裝置中已計算出了較大差流，該差流隨穿越性電流的增大而增大。所以，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)區(qū)外發(fā)生相間短路時，由于穿越性短路電流很大，故差流也成比例增大，導(dǎo)致差動保護(hù)在區(qū)外相間短路時誤動。但是，通過波形分析軟件將高低兩側(cè)電流相序由負(fù)序還原成正序后，發(fā)現(xiàn)在低壓側(cè)相間短路時，差動保護(hù)仍出口。進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)：還原成正序接線后的保護(hù)裝置在事故前仍有一定的差流。

2.2 波形分析

根據(jù)圖1還原成正序后的錄波中的差流數(shù)據(jù)及差動保護(hù)動作方程可以推斷出差動保護(hù)應(yīng)動作。從波形中還能進(jìn)行如下分析：①從低壓側(cè)B、C相電流的幅值和相位（二者幅值相等，方向相反且無零序電流）可以初步推斷為低壓側(cè)母線或其出線在發(fā)生了B、C相間短路；②從主變高壓側(cè)三相電流可以進(jìn)一步確認(rèn)①中結(jié)論，因為對于YD-11接線的變壓器，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)B、C相間短路時，此時與低壓側(cè)故障相對應(yīng)的兩相中的滯后相（C相）電流最大，數(shù)值上是其余兩相電流的兩倍，且方向與它們相反。

經(jīng)過上述分析后與用戶溝通，確認(rèn)故障確實發(fā)生在低壓側(cè)的同塔雙回線路上，這也與線路保護(hù)動作行為恰好吻合。

綜上，該事故屬于典型的差動保護(hù)區(qū)外相間短路時主變差動保護(hù)誤動的情況，針對這類事故一般需考慮如下幾種可能性：①差動二次回路接線及各側(cè)CT極性，事故發(fā)生后，現(xiàn)場已通流排查，回路無誤；②區(qū)外故障是否導(dǎo)致CT嚴(yán)重飽和引起差動動作，如波形所示，故障電流較小，且故障電流中直流分量含量較小，排除此可能性；③保護(hù)裝置設(shè)置是否存在不合理之處。

2.3 真因分析

在定位到故障點并一一排除上一節(jié)前2種情況后，只能重點排查裝置的設(shè)置。中壓側(cè)接線方式鐘點數(shù)和低壓側(cè)接線方式鐘點數(shù)分別設(shè)置為12和11，與變壓器實際組別形式一致。

通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)生前，已有差流（三相均為0.05標(biāo)幺），且高壓側(cè)和低壓側(cè)負(fù)荷電流之比為：0.21/0.23=0.91，如圖2所示。但根據(jù)2.1節(jié)中計算的高壓側(cè)額定電流/低壓側(cè)額定電流2.09/4.58=0.456，這顯然是矛盾的，任何時刻兩側(cè)的負(fù)荷電流之比都應(yīng)等于兩側(cè)額定電流之比。

由此，基本可以斷定，裝置中某側(cè)的CT變比輸入錯誤，與現(xiàn)場不一致，導(dǎo)致該側(cè)額定電流計算錯誤，產(chǎn)生差流。差流與負(fù)荷電流大小有關(guān)，負(fù)荷電流小時，差動電流較小，區(qū)外故障時，短路電流很大，從而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動。

后測得高側(cè)二次電流為0.068（平均）；低側(cè)二次電流為0.07（平均）；經(jīng)過與基準(zhǔn)值Ie相除之后得出差流有0.02Ie，得出CT變比確實有誤。

經(jīng)過現(xiàn)場查找與觀察，發(fā)現(xiàn)主變高側(cè)CT一次繞組接線接成串聯(lián)接線（本應(yīng)接成并聯(lián)），串聯(lián)接法為300/5；并聯(lián)接法為600/5，這就導(dǎo)致了正常運行情況下出現(xiàn)0.02Ie的差流。

至此，本次保護(hù)誤動的根本原因是：高壓側(cè)CT一次繞組接線錯誤，造成裝置輸入的變比和實際變比不一致，額定電流計算錯誤，導(dǎo)致區(qū)外故障時差動保護(hù)誤動。這也與用戶說的之前負(fù)荷增大時裝置頻報“差流越限告警”現(xiàn)象吻合。

3 結(jié)論建議

針對該事故及這段時間內(nèi)收集現(xiàn)場的一些疑問，現(xiàn)對這起變壓器差動保護(hù)動作得出如下結(jié)論：現(xiàn)場變壓器高壓側(cè)CT一次繞組接線錯誤，CT一次繞組的串聯(lián)、并聯(lián)接線改變了電流互感器的變比，造成保護(hù)裝置輸入的變比和實際變比不一致，區(qū)外故障時保護(hù)裝置計算出較大差流，并達(dá)到了差動動作條件，導(dǎo)致區(qū)外故障時差動保護(hù)誤動。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家能源局.DL/T 684—2012，大型發(fā)電機變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2012.