淺議35kv變電站的主變差動保護

王楚坤

摘要：變電站的主變壓器是供電系系中非常重要的設(shè)備，主變發(fā)生故障不僅對電力系統(tǒng)和用戶造成重大影響，也使企業(yè)安全生產(chǎn)遭受損失，影響企業(yè)運作。所以電力變電站變壓器必須配備完備、設(shè)計合理的保護裝置，使得出現(xiàn)危及變壓器安全穩(wěn)定運行的不正常運行狀態(tài)時，能及早發(fā)出信號，防止故障的發(fā)生;當(dāng)發(fā)生故障時，能盡快正確切除變壓器，使故障造成的損失減到最小，亦使故障后的變壓器容易修復(fù)。本文通過結(jié)合我公司某35KV變電站主變差動保護誤動的故障進行分析，以和大家交流。

關(guān)鍵詞：35KV;變電站;變壓器;差動保護

1 現(xiàn)場情況

我公司35KV變電站2臺S9-16000/35型35/6KV主變壓器，連接組別為Yd11，變壓器保護采用某生產(chǎn)的WBH-92A/05系列微機變壓器差動保護裝置，主變高低壓側(cè)開關(guān)柜在連接變壓器前期都進行了空投試驗，沒有異常現(xiàn)象。在變電站整體安裝施工完畢后，本單位維護人員配合施工方進行變壓器投運試車，在投運1#主變壓器時主變差動保護動作，對現(xiàn)場進行檢查后沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，將故障報警復(fù)位后，進行第二次變壓器投運，依然是變壓器差動保護動作。

2 變壓器差動保護原理

差動保護主要用來保護雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，在變壓器正常工作或電流互感器區(qū)外發(fā)生故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流相等，差動繼電器不動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè)向故障點提供短路電流，差動保護繼電器動作。圖1是變壓器安裝施工時使用的一種接線方式，圖中I_A、I_B、I_C、及I_a、I_b、I_c分別為變壓器高壓側(cè)及低壓側(cè)電流互感器二次繞組三相電流。

在正常運行情況下，高壓側(cè)I_A=I_A-I_B;I_B=I_B-I_C;I_C=I_C-I_A，通過相位可知I'A'、I'B'、I'C'分別超前I'A'、I'B'、I'C'30°。低壓側(cè)I'a=Ia;I'_b=I'_b;I'_c=I_c。因為變壓器連接組別為Yd11時，變壓器低壓側(cè)電流相位將超前高壓側(cè)電流相位30°，因此會使二次回路出現(xiàn)不平衡電流，為消除不平衡電流，采用相位補償，改變電流互感器二次接線，即高壓側(cè)電流互感器二次繞組△接，低壓側(cè)電流互感器二次繞組Y接，確保變壓器差動保護電流互感器二次電流大小相等，方向相反，向量和為零，正常工作時差動保護不動作。

3 原因分析

3.1 變壓器本體檢查

（1）用2500V兆歐表搖測變壓器繞組一次對二次及地絕緣電阻為10000MΩ，二次對一次及地絕緣電阻為10000MΩ，各相吸收比R60/R15均大于1.3。

（2）測量直流電阻。當(dāng)時變壓器溫度為19℃，測得高壓側(cè)直流電阻AO為1.702Ω，BO為1.70752，CO為1.702Ω。低壓側(cè)直流電阻ab為0.782Ω，be為0.782Ω，ca為0.785歐姆。符合變壓器運行要求。檢查變壓器氣體繼電器、壓力釋放閥均無異常，結(jié)合以上試驗數(shù)據(jù)判斷變壓器內(nèi)部無故障。

3.2 主線路檢查

變壓器高壓側(cè)接線是以架空線為式連接，低壓側(cè)輸出用電纜連接?？紤]線路絕緣電阻降低發(fā)生放電，可能導(dǎo)致差動保護動作，分別對高低壓側(cè)線路進行了檢測、試驗。

（1）首先對架空線兩側(cè)懸式絕緣子、引線進行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)瓷瓶閃絡(luò)、損壞，引線無短路現(xiàn)象，為確保主線路可靠，將變壓器高壓側(cè)接線端子拆開，固定好，同時把穿墻瓷套管戶內(nèi)接線拆開，對線路A、B、C三相用25.00V搖表搖測，測得絕緣電阻趨向無窮大。符合標(biāo)準(zhǔn)，高壓側(cè)線路完好。

（2）變壓器低壓側(cè)輸出線路由銅母排、支柱絕緣子、6KV銅芯電纜組成。拆下銅母排將電纜兩頭拆開懸空，在對沒有進行表面處理的支柱絕緣子，用2500V搖表測得絕緣電阻趨向無窮大。由于電纜在施工期間已做過直流耐壓試驗，用2500V搖表搖測后，結(jié)果符合要求，主線路沒有問題。

3.3 勵磁涌流

在對變壓器及主回路進行檢查、測試后都正常的情況下，考慮是否是在空投變壓器時，由于變壓器鐵芯材質(zhì)問題，產(chǎn)生勵磁涌流較大的原因致使主變差動保護誤動。一般變壓器在穩(wěn)態(tài)運行時，變壓器的勵磁電流不大，只有額定電流的2～5%。產(chǎn)生勵磁涌流的原因是在變壓器任一側(cè)繞組感受到外加電壓驟增時，導(dǎo)致變壓器鐵芯磁路飽和，進而誘發(fā)很大的勵磁電流，且電流可達額定電流的6～8倍。勵磁電流通過電流互感器反應(yīng)到差動回路中形成不平衡電流，很容易導(dǎo)致主變差動保護誤動作。而在防止由于勵磁涌流導(dǎo)致差動保護誤動方面，我公司使用的WBH-92A/05微機變壓器差動綜合保護裝置采取二次諧波制動法來消除差動保護誤動，此方法在微機保護中簡單易行，有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗。從WBH-92A/05微機變壓器差動綜合保護裝置保護原理上可以做到防止因勵磁涌流而使差動保護誤動實際操作性。

3.4 差動保護二次回路檢查

由上述原因分析后可知，差動保護范圍內(nèi)的一次設(shè)備完好，同時在變壓器空投時產(chǎn)生勵磁涌流導(dǎo)致差動保護誤動的因素也可以消除，因此應(yīng)該對變壓器差動保護二次回路接線進行檢查。二次回路中如果將電流互感器線接錯，相序錯位、極性接反等都可能導(dǎo)致

差動保護動作。

3.4.1 對高壓側(cè)開關(guān)柜二次回路進行檢查

在現(xiàn)場將開關(guān)柜負荷側(cè)電流互感器線做一一對應(yīng)的校線核實，A、B、C三相繞組從互感器二次接線端子到開關(guān)柜端子排及保護裝置相序正確，而且按設(shè)計圖紙接線，三相繞組引出線首尾相連，是三角形連接。對低壓側(cè)也做了同樣的檢查，互感器接線為星形連接，從理論上符合變壓器差動保護接線要求。

3.4.2 檢查電流互感器極性

將電流互感器一次接線拆除，在電流互感器二次接線首尾端子上連接了一塊指針式電流表，用一塊9V的疊層電池正極接互感器進線端，負極在接觸到電流互感器出線端時，指針式電流表向正方向偏轉(zhuǎn)，證明電流互感器極性沒有接錯，對B、C兩相也做了同樣的測試，結(jié)果都正確。

3.4.3 檢查微機保護裝置接線

在綜合保護屏電流端子到保護裝置電流端子都做了細致檢查，同時將分合閘、保護跳閘出口接線及裝置內(nèi)部設(shè)置也做核實，沒有發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過系統(tǒng)的檢查沒有查出差動保護動作的原因，二次接線完全符合設(shè)計圖紙要求，當(dāng)時現(xiàn)場沒有保護裝置的使用說明書和技術(shù)資料，隨后與該保護裝置廠家聯(lián)系，廠家發(fā)來了一份《WBH-92A微機變壓器差動保護裝置技術(shù)及使用說明書》，在閱讀保護原理時，說明書中提及電流校正的事項，按要求微機差動保護裝置電流校正是為了對Y/Δ變壓器的Y形側(cè)電流相位進行補償和各側(cè)電流幅值進行補償。根據(jù)變壓器接線組別方式自動補償，各側(cè)電流互感器接線規(guī)定均為星形接線如圖2所示。

變壓器Y形側(cè)相位補償。當(dāng)變壓器連接組別為Yd11接線時

式中，I_A1、I_B1、I_C1為A相、B相、C相輸入電流，

I_A1、I_B1、I_C1為A相、B相、C相校正后的電流。

綜上所述，1#主變差動保護動作的原因是高壓側(cè)開關(guān)柜差動保護接線與微機綜合保護裝置規(guī)定的接線方式不同。高壓側(cè)開關(guān)柜原接線是為了連接組別為Yd11型變壓器二次電流相位做補償，而采用電流互感器二次接線為△/Y形。微機保護則在裝置中已經(jīng)做了自動補償，從而要求高低壓側(cè)電流互感器二次接線均為Y/Y形，原接線方式使變壓器差動保護中高壓側(cè)差動臂電流是低壓側(cè)差動臂電流的倍，在變壓器投入運行時高低壓側(cè)二次電流無法平衡，且差值大于差動保護動作整定值，致使差動保護動作。

4 整改措施

通過與設(shè)計單位、施工單位進行溝通、討論，決定將1#主變高壓側(cè)開關(guān)柜差動保護二次接線設(shè)計圖進行修改，實際接線方式依照微機保護裝置的規(guī)定接線，變更接線后，變壓器差動保護的誤動作被消除。另一臺2#主變也存在同樣的問題，一并對2#主變的二次接線也進行了整改，恢復(fù)了兩臺主變的正常投運。

5 結(jié)束語

通過以上檢查分析，此次差動保護誤動作是由于電流互感器二次接線錯誤造成，主要是工程設(shè)計單位與設(shè)備制造單位、施工單位出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，對圖紙和實際施工時的審核不嚴(yán)。為了避免此類故障的發(fā)生，應(yīng)該加強施工各環(huán)節(jié)的檢查，做好設(shè)備施工驗收工作。

參考文獻

[1]葉繼.35kV主變差動保護誤動作事故的分析[J].電子世界，2010.