某110 kV智能變電站一次主變跳閘動(dòng)作分析

徐建友， 趙勇囈， 趙創(chuàng)業(yè)

(國(guó)網(wǎng)淮北供電公司， 安徽 淮北 235000)

0 引言

主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘是電力系統(tǒng)中影響供電可靠性的重要因素之一，主變保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)是繼電保護(hù)二次專(zhuān)業(yè)應(yīng)嚴(yán)禁發(fā)生的事件之一。影響主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因很多，對(duì)智能變電站中的主變保護(hù)涉及的因素更多。因此對(duì)此次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行分析，找出該主變差動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作和不動(dòng)作的原因很重要。

1 事故現(xiàn)象說(shuō)明

2019年10月24日19∶37分，某公司調(diào)控監(jiān)控臺(tái)發(fā)現(xiàn)某110千伏變電站#1主變B套保護(hù)PCS-978T1-DA-G比率差動(dòng)、工頻變化量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)兩側(cè)開(kāi)關(guān)；A套保護(hù)PCS-978T1-DA-G僅啟動(dòng)未動(dòng)作。初步判斷該主變保護(hù)動(dòng)作異常(誤動(dòng)或拒動(dòng))。隨后變電檢修一、二次檢修專(zhuān)業(yè)人員趕到該變電站現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)在該主變低壓側(cè)一分支101開(kāi)關(guān)CT繞組處CT繞組兩側(cè)都有放電的痕跡且有一只已燒死的動(dòng)物，初步判斷是因開(kāi)關(guān)柜出線倉(cāng)內(nèi)封堵密封不嚴(yán)導(dǎo)致動(dòng)物進(jìn)入而導(dǎo)致短路故障。但該主變保護(hù)為什么B套差動(dòng)動(dòng)作而A套差動(dòng)不動(dòng)作？值得進(jìn)一步分析，確保二次虛回路、保護(hù)配置及裝置原理的正確性，避免該主變差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)發(fā)生。

2 影響主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因

影響主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因很多，常見(jiàn)的有以下幾個(gè)方面：

(1)護(hù)保護(hù)范圍內(nèi)有故障將導(dǎo)致差動(dòng)動(dòng)作或區(qū)外故障導(dǎo)致CT飽和造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作；

(2)二次回路導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，如CT回路異常、CT開(kāi)路或SV虛回路配置異常等；

(3)勵(lì)磁涌流及和應(yīng)涌流等諧波和非周期分量導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或躲勵(lì)磁涌流的措施不力導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作；

(4)主變差動(dòng)保護(hù)定值整定不正確導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

從以上主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因初步不能確定該變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作和不動(dòng)作是正確的，必須結(jié)合以上原因逐條分析。

3 主變差動(dòng)保護(hù)的躲勵(lì)磁涌流的措施

在變壓器差動(dòng)保護(hù)中，對(duì)差流進(jìn)行勵(lì)磁涌流特征進(jìn)行分析判別，在實(shí)際工程應(yīng)用中有以下三種，分別是二次諧波含量高、波形不對(duì)稱(chēng)和波形間斷角比較大的三種特征原理[1]，尤其是前兩種應(yīng)用最為普遍。本主變差動(dòng)保護(hù)PCS-978T1-DA-G(南瑞繼保公司生產(chǎn))A、B套分別采用的是二次諧波含量高和波形不對(duì)稱(chēng)識(shí)別勵(lì)磁涌流的方法來(lái)躲過(guò)勵(lì)磁涌流的方法制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的原理[2]。這里重點(diǎn)說(shuō)明一下該兩種識(shí)別涌流原理。

3.1 二次諧波制動(dòng)原理

二次諧波制動(dòng)原理是利用流過(guò)差動(dòng)保護(hù)的電流中的二次諧波電流作為制動(dòng)量，區(qū)分出差動(dòng)電流是內(nèi)部故障的電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁涌流閉鎖的。當(dāng)二次諧波制動(dòng)系數(shù)K值大于保護(hù)裝置整定的值閉鎖差動(dòng)保護(hù)。該制動(dòng)系數(shù)通常整定15%。

3.2 波形對(duì)稱(chēng)制動(dòng)原理

波形對(duì)稱(chēng)制動(dòng)原理是利用流過(guò)差動(dòng)保護(hù)的電流進(jìn)行波形對(duì)稱(chēng)算法，將差動(dòng)電流中的故障的電流和勵(lì)磁涌流區(qū)分開(kāi)來(lái)，將差流進(jìn)行差分算法濾除電流中的直流成分，然后比較每個(gè)周期內(nèi)的差電流的前半波與后半波的量值，當(dāng)不對(duì)稱(chēng)系數(shù)K大于整定的值閉鎖差動(dòng)保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)閉鎖的。該不對(duì)稱(chēng)系數(shù)通常整定為0.5。

4 現(xiàn)場(chǎng)裝置的定值信息及該主變保護(hù)(A、B套)虛回路圖

4.1 主變保護(hù)裝置定值表

主變保護(hù)裝置定值表如圖1所示。

圖1 主變保護(hù)裝置定值表

4.2 主變保護(hù)裝置的虛回路圖

主變保護(hù)裝置的虛回路圖如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 主變保護(hù)IED設(shè)備信息關(guān)聯(lián)圖

從主變保護(hù)裝置的兩套保護(hù)二次虛回路圖來(lái)看未發(fā)現(xiàn)不一樣的地方，可以肯定該主變保護(hù)兩套動(dòng)作行為不同與保護(hù)配置文件(SCD、ICD)沒(méi)有關(guān)系。

從以上的定值初步發(fā)現(xiàn)該主變A套差動(dòng)保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)原理躲勵(lì)磁涌流，B套差動(dòng)保護(hù)采用波形對(duì)稱(chēng)原理區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流的制動(dòng)方法躲勵(lì)磁涌流。這可能是該主變保護(hù)兩套保護(hù)動(dòng)作行為不同的原因。但需要進(jìn)一步進(jìn)行差流波形二次諧波成分和波形對(duì)稱(chēng)性分析才能找出真正的原因。

5 故障波形分析

首先對(duì)兩套主變保護(hù)的差動(dòng)波形進(jìn)行分析。

圖5是從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取的該主變保護(hù)動(dòng)作波形，下面分別對(duì)A套保護(hù)差流的二次諧波分量和B套保護(hù)差流波形對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行分析。

由圖5可見(jiàn)，保護(hù)啟動(dòng)前，低壓側(cè)B相電壓跌落至12～14 V，A、C相電壓升高至線電壓，符合B相單相接地故障特征；保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻，高壓側(cè)三相電流突然上升、低壓側(cè)三相電壓跌落同時(shí)至10 V以下、低壓側(cè)三相電流沒(méi)有明顯變化，符合低壓側(cè)區(qū)內(nèi)三相短路故障特征；約14 ms后，低壓側(cè)三相電流相繼上升，表明此時(shí)故障由區(qū)內(nèi)三相短路開(kāi)始轉(zhuǎn)為區(qū)外三相短路。注：?jiǎn)?dòng)后第14 ms時(shí)刻，低壓側(cè)A相電流還沒(méi)有立刻變化、BC相電流也沒(méi)有立刻達(dá)到最大值，啟動(dòng)后第14～26 ms期間為區(qū)內(nèi)外故障共存區(qū)間；啟動(dòng)后第26 ms以后，故障轉(zhuǎn)為區(qū)外。

圖5 故障過(guò)程的電流電壓

5.1 差動(dòng)保護(hù)B套保護(hù)波形對(duì)稱(chēng)分析

(注：以下分析波形，圖6、7、8，圖9、10、11的橫坐標(biāo)時(shí)標(biāo)為：波形起錄時(shí)刻為0 ms，保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻為第60 ms；區(qū)內(nèi)故障期間，A、B套差動(dòng)保護(hù)均已可靠滿足比率差動(dòng)制動(dòng)特性曲線。)

分析B套保護(hù)動(dòng)作波形，波形對(duì)稱(chēng)計(jì)算方式波形如下：

圖6 B套保護(hù)A相差流波形識(shí)別判據(jù)計(jì)算值 圖7 B套保護(hù)B相差流波形識(shí)別判據(jù)計(jì)算值

圖8 B套保護(hù)C相差流波形識(shí)別判據(jù)計(jì)算值

B套采用波形識(shí)別判據(jù)判別，區(qū)內(nèi)故障期間，B套B相波形識(shí)別判據(jù)滿足動(dòng)作條件，涌流開(kāi)放；差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘出口。

5.2 差動(dòng)保護(hù)A套保護(hù)二次諧波分析情況如下

A套保護(hù)動(dòng)作波形，A、B、C相差流的二次諧波計(jì)算值如下：

圖9 A套保護(hù)A相差流二次諧波含量計(jì)算值(%)

圖10 A套保護(hù)B相差流二次諧波含量計(jì)算值(%) 圖11 A套保護(hù)C相差流二次諧波含量計(jì)算值(%)

從圖6、7、8圖9、10、11分析可見(jiàn)故障過(guò)程中A、C相差流的二次諧波含量較大，諧波閉鎖判據(jù)不滿足。差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)但不出口動(dòng)作跳閘。

綜上波形對(duì)稱(chēng)性和二次諧波分析可知A套采用二次諧波判據(jù)判別，A、B相二次諧波含量在定值門(mén)檻附近，未滿足動(dòng)作條件，因此A套涌流閉鎖。

6 總結(jié)

根據(jù)以上綜合分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)主變差動(dòng)保護(hù)錄波可以看出本次故障經(jīng)歷了單相接地-區(qū)內(nèi)三相短路-區(qū)內(nèi)外故障共存-區(qū)外三相短路的發(fā)展過(guò)程，屬于發(fā)展性故障。區(qū)內(nèi)故障持續(xù)時(shí)間較短，短路電流在短時(shí)間內(nèi)多次變化，差流諧波含量高。該主變A、B套保護(hù)采用了不同的勵(lì)磁涌流閉鎖方法，故障過(guò)程中，A套二次諧波判據(jù)未滿足、B套波形識(shí)別判據(jù)滿足，因此A套保護(hù)不動(dòng)作、B套保護(hù)動(dòng)作。

針對(duì)以上兩套制動(dòng)原理不同而造成保護(hù)動(dòng)作行為不一致，將向有關(guān)生產(chǎn)廠家尋求進(jìn)一步優(yōu)化兩套保護(hù)的諧波制動(dòng)系數(shù)和波形對(duì)稱(chēng)系數(shù)，確保保護(hù)正確動(dòng)作。避免再次出現(xiàn)兩套保護(hù)動(dòng)作行為不一致。