一起和應涌流引起的主變差動保護動作分析

摘要：針對一起35 kV備自投動作過程中主變差動保護動作的故障情況進行了分析。該故障原因為35 kV備自投動作過程中的非同期合閘，使得主變鐵芯飽和，從而產(chǎn)生相應的和應涌流導致主變差動保護動作。結(jié)合繼電保護及備自投動作信息和故障錄波，對備自投非同期合閘引起和應涌流的過程進行了分析和思考，并提出了技術(shù)改進措施。

關(guān)鍵詞：備自投;非同期合閘;和應涌流;差動保護

0 引言

近年來，和應涌流引起變壓器差動保護動作的情況引起了業(yè)內(nèi)學者的關(guān)注。和應涌流一般在電網(wǎng)中空投一臺變壓器時，在相鄰的并聯(lián)或級聯(lián)運行變壓器中產(chǎn)生。和應涌流一般在合閘變壓器涌流持續(xù)一段時間后產(chǎn)生，該涌流波形特征不明顯且持續(xù)時間很長，容易導致變壓器的涌流閉鎖環(huán)節(jié)失效，造成運行變壓器保護誤動作[1]。隨著對和應涌流的進一步研究，人們發(fā)現(xiàn)備自投非同期合閘也會引起和應涌流，從而造成變壓器差動保護動作。

本文對一起35 kV備自投非同期合閘過程中主變差動保護動作的案例進行了分析，并針對35 kV備自投動作對主變差動保護的影響提出了相應的防誤措施。

1 故障概述

某年10月16日00：28：51，110 kV龍悅站35 kV 31PT發(fā)生高壓保險熔斷故障，由于110 kV龍悅站35 kV #1變中電流較小，達不到備自投的有流閉鎖定值，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置滿足無壓無流條件后，備自投動作，跳開35 kV #1變中301開關(guān)，合上35 kV #2變中302開關(guān)，24 ms后，110 kV龍悅站35 kV龍衛(wèi)線供電的35 kV衛(wèi)河站#1主變差動保護動作，跳開主變兩側(cè)開關(guān)。

2 故障過程分析

2.1? ? 故障前運行方式

110 kV龍悅站#1主變、#2主變分列運行，#1主變、#2主變中性點不接地，#1變中、35 kV龍陂線、35 kV春松線、35 kV龍石線、35 kV龍衛(wèi)線、35 kV車田線掛35 kV I母運行，#2變中熱備用，作為35 kV I母備用電源，35 kV備自投投入。35 kV所有出線均有小電源上網(wǎng)。故障前運行方式如圖1所示。

2.2? ? 備自投及保護動作時序

110 kV龍悅站35 kV備自投和35 kV衛(wèi)河站主變保護的動作時序如下：

00：29：00.666，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置跳閘動作;

00：29：00.726，110 kV龍悅站35 kV #1變中301開關(guān)分閘;

00：29：01.646，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置合閘動作;

00：29：01.715，110 kV龍悅站35 kV #2變中302開關(guān)合閘;

00：29：01.739，35 kV衛(wèi)河站#1主變差動保護裝置動作;

00：29：01.769，35 kV衛(wèi)河站10 kV #1變低501開關(guān)分閘;

00：29：01.796，35 kV衛(wèi)河站35 kV #1變高301開關(guān)分閘。

2.3? ? 備自投動作行為分析

110 kV龍悅站35 kV部分采用單母接線方式，僅配置有一組PT。110 kV龍悅站35 kV 31PT發(fā)生高壓保險熔斷故障后，110 kV龍悅站35 kV二次電壓消失。因此，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無壓啟動條件。

經(jīng)調(diào)取10月16日110 kV龍悅站35 kV #1變中電流的歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，最大電流一次值為22.505 A，35 kV #1變中CT變比為800/5，折算到二次側(cè)為0.14 A，小于備自投裝置的“BZT無流檢查定值”0.2 A。因此，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無流檢查條件。

綜上，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無壓無流條件后，備自投正確動作，跳開110 kV龍悅站35 kV #1變中301開關(guān)，確認110 kV龍悅站35 kV #1變中301開關(guān)分位后，合上110 kV龍悅站35 kV #2變中302開關(guān)。110 kV龍悅站35 kV I母線恢復正常供電。

2.4? ? 主變差動保護動作行為分析

調(diào)取35 kV衛(wèi)河站#1主變差動保護故障錄波，如圖2所示。由錄波圖可見，主變保護有明顯的差流，且各側(cè)電流均有不同程度的偏向時間軸一側(cè)的特點，出現(xiàn)了很大的周期分量和非周期分量，并呈衰減趨勢，具有明顯的勵磁涌流特征。

對主變保護進行動作特性分析，發(fā)現(xiàn)動作軌跡落到了差動保護動作區(qū)域，主變差動保護滿足動作方程，差動保護動作，跳開主變兩側(cè)開關(guān)。

對主變保護進行諧波分析，發(fā)現(xiàn)有較大的直流分量，各相二次諧波含量占比分別為5.6%、25.4%和11.5%，有兩相低于二次諧波制動系數(shù)定值（35 kV衛(wèi)河站#1主變二次諧波制動系數(shù)定值為0.12），從而造成二次諧波制動失效。

調(diào)取35 kV衛(wèi)河站#1主變高后備保護故障錄波，如圖3所示。由錄波圖可見，主變高壓側(cè)電壓在某個時刻出現(xiàn)了突變，35 kV母線電壓偏移，從而導致鐵芯飽和，產(chǎn)生和應涌流，繼而造成差動保護動作。

通過時間對比，發(fā)現(xiàn)110 kV龍悅站35 kV備自投動作合閘時刻和35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移時刻幾乎相同，由此判斷，110 kV龍悅站35 kV備自投跳開110 kV龍悅站35 kV #1變中301開關(guān)后，該區(qū)域35 kV系統(tǒng)處于孤網(wǎng)運行狀態(tài)，而110 kV龍悅站35 kV備自投合上110 kV龍悅站35 kV #2變中302開關(guān)為非同期合閘，從而造成35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移，繼而導致35 kV衛(wèi)河站#1主變鐵芯飽和產(chǎn)生的和應涌流使差動保護動作。

3 解決措施

該事件中，35 kV衛(wèi)河站主變差動保護動作的原因是110 kV龍悅站35 kV備自投非同期合閘過程造成35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移，導致鐵芯飽和產(chǎn)生的和應涌流造成差動保護動作。因此，如何避免35 kV備自投非同期合閘成為解決該事件中主變差動保護誤動作的關(guān)鍵。為此，在備自投動作跳閘時，可以采取聯(lián)切措施，增加聯(lián)切小電源出口，一方面聯(lián)切本站小電源線路，另一方面通過光纖、4G等通信技術(shù)遠方聯(lián)切下一級變電站的小電源線路，避免備自投非同期合閘引起的保護動作。此外，加強PT維護，避免鐵磁諧振造成PT高壓保險熔斷，合理安排運行方式，減少輕載情況，也可以在一定程度上減少備自投的不必要動作，從而降低備自投非同期合閘風險。

4 結(jié)語

和應涌流引起保護動作一般在特殊運行方式或特殊操作過程中發(fā)生，目前主變差動保護原理上雖然有二次諧波制動和波形識別制動等措施，但對和應涌流還沒有很好的解決辦法。如果備自投不出現(xiàn)非同期合閘，一般就不會出現(xiàn)備自投動作引起的和應涌流。因此，建議在小電源上網(wǎng)的情況下，考慮增加本地和遠方聯(lián)切小電源的措施，從而避免備自投非同期合閘。

[參考文獻]

[1] 鄔大為，沈歡慶，侯睿，等.變壓器和應涌流對繼電保護的影響及其防誤動措施的探討[J].科技創(chuàng)新導報，2010（14）：121-123.

收稿日期：2020-12-14

作者簡介：敖健永（1985—），男，廣東陽江人，工程碩士，高級工程師，高級技師，從事電網(wǎng)繼電保護運行分析及管理工作。