一起變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)故障分析

劉建文

摘要：介紹了某110kV變電站變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)故障的原因分析。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù);電流互感器

1引言

對(duì)變壓器引出線、套管及內(nèi)部繞組的短路故障，大型變壓器常裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，保護(hù)區(qū)是構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)的各側(cè)電流互感器之間所包圍的部分，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)靈敏度高，能快速切除故障變壓器。

以下是某110kV變電站變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作的故障分析，總結(jié)了變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng)。

2故障情況簡(jiǎn)介

某新建110KV變電站在站內(nèi)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)主變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作，變電站綜合自動(dòng)化后臺(tái)監(jiān)控裝置顯示比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作致變壓器高、低壓側(cè)斷路器跳閘。綜合自動(dòng)化后臺(tái)監(jiān)控裝置顯示在斷路器跳閘前保護(hù)裝置曾有差流異常報(bào)警，在變電站運(yùn)維人員尚未來(lái)得及處理時(shí)，比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作引起變壓器高、低壓兩側(cè)斷路器跳閘。

3 故障原因分析

該變電站主變壓器型號(hào)為SFZ11-100000/110 變比為115±8*1.25%/36.5kV Ynd11結(jié)線，uk=10.5%，最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)流過(guò)高壓側(cè)的電流初始值I2k，max為2.89kA，最小運(yùn)行方式下變壓器高壓側(cè)三相短路電流初始值I1k，min為11.35kA，低壓側(cè)三相短路時(shí)流過(guò)高壓側(cè)的電流初始值I2k，min為2.72kA。變壓器高壓側(cè)電流互感器變比為600/1，采用星型接法，低壓側(cè)電流互感器變比為2500/1，采用星型接法。該110kV變電站主變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)采用微機(jī)型繼電保護(hù)裝置，原理接線圖見(jiàn)圖1。

圖1 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理接線圖

如圖所示，在正常情況下，變壓器低壓側(cè)電流的相位超前于高壓側(cè)同名相電流30°，如果直接用這兩個(gè)電流構(gòu)成變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即使它們的幅值相同也會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡電流，所以一般由微機(jī)保護(hù)裝置用軟件進(jìn)行校正。

由于變壓器兩側(cè)變比不一致，因此在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流幅值不一致，即使經(jīng)過(guò)相位校正，從兩側(cè)流入微機(jī)保護(hù)裝置的電流幅值也不相同，存在不平衡電流，因此在微機(jī)保護(hù)裝置中需要采用軟件進(jìn)行幅值校正。

由于變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)兩側(cè)電流互感器不可能做到伏安特性曲線完全一致，因此即使在相位校正、幅值校正后仍可能存在一定的不平衡電流。在微機(jī)型變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置中，為提高內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作靈敏度及可靠躲過(guò)外部故障的不平衡電流，目前一般采用具有比率制動(dòng)特性曲線的差動(dòng)元件。

本變電站主變壓器比率差動(dòng)保護(hù)裝置整定值：差動(dòng)電流啟動(dòng)值為0.4Ie，比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)為0.5，二次諧波閉鎖系數(shù)為0.15，差流報(bào)警定值為0.2Ie。在變壓器比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，我們對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置比率差動(dòng)保護(hù)整定值重新進(jìn)行了核算校驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，比率差動(dòng)保護(hù)整定值能躲過(guò)勵(lì)磁涌流和外部故障時(shí)的不平衡電流，保護(hù)靈敏系數(shù)滿足要求。

故障發(fā)生后，我們從故障錄波裝置調(diào)取了主變高壓側(cè)、低壓側(cè)電流故障錄波數(shù)據(jù)，故障錄波波形見(jiàn)圖2和圖3。

從故障錄波裝置記錄的變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)波形看，兩側(cè)電流波形都很正常，因變壓器兩側(cè)電流互感器之間的故障時(shí)變壓器兩側(cè)波形一般會(huì)有波形畸變，由此判斷可能是繼電保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)，但比率差動(dòng)保護(hù)整定值經(jīng)計(jì)算沒(méi)有問(wèn)題，因此我們對(duì)變壓器兩側(cè)波形進(jìn)行了計(jì)算分析：

36.5kV側(cè)電流幅值約為0.77A，由此計(jì)算110kV側(cè)電流幅值為：

約等于故障錄波裝置記錄的110kV側(cè)電流波形的幅值（110kV側(cè)電流波形的幅值約為0.5A）的一倍，由此我們判斷可能是電流互感器實(shí)際變比與保護(hù)整定值不一致所致，在對(duì)110kV側(cè)電流互感器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查后，發(fā)現(xiàn)該電流互感器為抽頭式雙變比電流互感器，電流互感器變比實(shí)際接線為1200/1，對(duì)電流互感器接線進(jìn)行調(diào)整后，重新對(duì)該變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行了調(diào)試校驗(yàn)，現(xiàn)投運(yùn)正常。

結(jié)束語(yǔ)

新建變電站變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置在應(yīng)用中常因兩側(cè)電流互感器選型不合理而伏安特性曲線差異過(guò)大、保護(hù)整定時(shí)電流互感器變比或二次側(cè)接線方式與實(shí)際不一致等造成保護(hù)誤動(dòng)。因此，變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置的參數(shù)錄入前應(yīng)將電流互感器變比、二次側(cè)接線方式等與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行核對(duì)，避免出現(xiàn)保護(hù)裝置整定參數(shù)與實(shí)際不一致的情況，且在投入運(yùn)行前應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的調(diào)試和校驗(yàn)，及時(shí)對(duì)調(diào)試中的異常情況進(jìn)行處理，變電站運(yùn)維人員對(duì)綜合自動(dòng)化后臺(tái)監(jiān)控裝置的告警信息要認(rèn)真對(duì)待并及時(shí)處理，避免因人為原因引起故障跳閘。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材.中國(guó)電力出版社.2009.389～434.

[2]工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）.中國(guó)電力出版社.2016.516～546.