某35 kV 變電站2 號主變壓器差動跳閘及10 kV出線528 重合復(fù)跳故障分析

李 飛

（國網(wǎng)山西省電力公司臨汾供電公司，山西 臨汾 041000）

1 故障情況簡介

2020-04-13T21:11:46:846 ms，某變電站 2 號主變壓器（以下簡稱“主變”）VW 相比率差動動作，跳開 302、502 斷路器，2020-04-13T21:11:47:327 ms 上東 I 線 528 保護(hù)過流 II 段動作跳閘，2020-04-13T21:11:47:896 ms 重合閘動作，2020-04-13T21:11:49:509 ms 后加速過流III 段動作復(fù)跳。 保護(hù)人員到站檢查，發(fā)現(xiàn)站內(nèi)二次系統(tǒng)在U、W 相倒接，將2 號主變差動保護(hù)CAS226（南瑞科技）變壓器繞組接線定值由 200.1（11 點(diǎn)接線）改為 200.3（1 點(diǎn)接線）后，于2020-04-14T21:50 將2 號主變恢復(fù)正常送電，裝置差流為零，設(shè)備正常運(yùn)行。

2 故障檢查

故障前某變電站10 kV 合環(huán)運(yùn)行， 全站為不接地系統(tǒng)，1 號主變501、2 號主變502 各帶一段母線，分段 500 斷路器合位；35 kV 敦響線 313、1 號主變301、2 號主變 302 運(yùn)行，浮響線 323 熱備。出現(xiàn)故障后，從以下幾方面進(jìn)行了檢查。

2.1 動作情況檢查

調(diào)取裝置動作記錄，動作時序如下。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 號主變高后備U 相過負(fù)荷閉鎖有載調(diào)壓保護(hù)動作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A；2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 號主變VW 相比率差動保護(hù)動作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A；2020-04-13T21:11:47:327 ms， 上東 I 線 528 過流 II 段保護(hù)動作，U 相 IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms， 上東 I 線528 重合閘動作；2020-04-13T21:11:49:509 ms，上東 I 線 528 后加速過流 III 段保護(hù)動作，U 相 IU=26.74 A。

2.2 保護(hù)定值核對

核對保護(hù)定值及系統(tǒng)參數(shù)，與定值單整定一致。

2.3 2 號主變差動保護(hù)CAS226 保護(hù)校驗

2 號主變差動保護(hù)功能校驗， 重點(diǎn)對繞組接線定值與裝置差流進(jìn)行驗證，當(dāng)繞組接線定值為200.1（11 點(diǎn)接線）時，高壓側(cè) U 相、低壓側(cè) UW 相，差流平衡；當(dāng)繞組接線定值為200.3（1 點(diǎn)接線）時，高壓側(cè)U 相、低壓側(cè)UV 相，差流平衡。 保護(hù)差流軟件計算與繞組接線定值對應(yīng)無誤。

2.4 302 及502 電流互感器試驗

對2 號主變高、 低壓側(cè)電流互感器進(jìn)行變比、極性、伏安特性試驗，變比正確，極性均為以母線為極性指向主變（減極性），差動組電流伏安特性數(shù)據(jù)正常。

2.5 設(shè)備檢查

停電后對2 號主變502 開關(guān)柜內(nèi)情況、主變本體引出線進(jìn)行檢查，均無對地、相間放電痕跡；試驗專業(yè)檢測主變本體繞組11 點(diǎn)接線形式無誤。

2.6 站內(nèi)系統(tǒng)檢查

對302、502 電流互感器升流試驗中發(fā)現(xiàn)，UW相在二次端子排處倒接，進(jìn)而對全站二次系統(tǒng)進(jìn)行檢查，包括電壓互感器、出線電流互感器，均存在UW 相倒接現(xiàn)象。

檢查站內(nèi)設(shè)備二次電壓，高低側(cè)三相電壓正相序排列且幅值正確，依此推斷站外系統(tǒng)接入站內(nèi)母線排處為UW 相倒接，站內(nèi)一次系統(tǒng)負(fù)相序。

3 故障分析

上東I 線528 重合復(fù)跳故障相別僅為U 相。 2號主變VW 相比率差動動作。

升流過程中發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)系統(tǒng)在二次接線端子排處UW 相倒接，由二次電壓正相序得出站內(nèi)一次系統(tǒng)負(fù)相序結(jié)論。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 號主變高后備U 相過負(fù)荷閉鎖有載調(diào)壓保護(hù)動作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A。即2 號主變差動動作前高壓側(cè)W 相電流是UV 相的2 倍，符合“星角接線主變低壓側(cè)相間短路， 高壓側(cè)同名相中的滯后相為其他相電流2 倍”的故障特征，推斷出10 kV 出線發(fā)生過VW相間短路。

4 故障點(diǎn)查找

4.1 線路保護(hù)重合復(fù)跳分析

a） 時序數(shù)據(jù)。2020-04-13T21:11:47:327 ms，上東 I 線 528 過流 II 段保護(hù)動作，U 相IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms，上東 I 線 528 重合閘動作；2020-04-13T21:11:49:509 ms， 上東 I 線 528后加速過流III 段保護(hù)動作，U 相IU=26.74 A。

b） 上東 I 線 528 線路 VW 相短路， 保護(hù)重合復(fù)跳，延時分別為0.5 s 過流II 段（定值為11 A/0.5 s）、0.5 s 重合閘、1.7 s 后加速過流III 段（定值為5.5 A/0.2 s）。

c） 后加速過流III 段動作超時，由于缺少電流波形，分析為528 開關(guān)重合成功后，故障電流暫時消失，在后加速保護(hù)時間展寬范圍內(nèi)同一地點(diǎn)再次發(fā)生VW 相間短路，后加速過流III 段動作。

4.2 主變差動誤動分析

前期檢查主變高、低壓側(cè)CT 伏安特性、變比極性均正確；主變差動保護(hù)差流軟件計算與繞組接線定值對應(yīng)無誤； 試驗專業(yè)檢測主變本體繞組11 點(diǎn)接線形式無誤。

故障模型：區(qū)外發(fā)生VW 相間短路，主變高壓側(cè)W 相電流是其余相的2 倍，因高低側(cè)極性一致，且主變11 點(diǎn)接線與定值參數(shù)一致， 本不應(yīng)形成差流，但站內(nèi)一次系統(tǒng)為負(fù)相序，先經(jīng)主變本體11 點(diǎn)接線折算、再經(jīng)保護(hù)軟件11 點(diǎn)接線計算后，形成差電流，造成VW 相差動動作。

依據(jù)主變本體 11 點(diǎn)接線：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U，得出低壓側(cè)相序也為負(fù)相序。

某變電站高低壓側(cè)電流在二次端子排處倒接，進(jìn)保護(hù)裝置的實(shí)際相序變化如圖1 所示。

圖1 某站高低壓側(cè)電流在二次端子排處倒接進(jìn)保護(hù)裝置的實(shí)際相序變化圖

依據(jù)軟件11 點(diǎn)接線定值進(jìn)行差流計算：U’=U-V 比較 u；V’=V-W 比較 v；W’=W-U 比較 w，無法實(shí)現(xiàn)平衡； 依據(jù)軟件1 點(diǎn)接線定值進(jìn)行差流計算：U’=U-W 比較 u；V’=V-U 比較 v；W’=W-V 比較w，可以實(shí)現(xiàn)平衡。因此，在將2 號主變差動保護(hù)中系統(tǒng)接線方式定值改為1 點(diǎn)接線后，正常負(fù)荷及區(qū)外故障時，差流均為零。

差流驗證：2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 號主變VW 相比率差動保護(hù)動作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A。

依據(jù)軟件11 點(diǎn)接線定值進(jìn)行差流計算：U’=U-V 比較 u（0 比 0）；V’=V-W 比較 v；W’=W-U 比較w，得出U 相差流為0，VW 相差流相等，與主變保護(hù)差流數(shù)值吻合。

5 應(yīng)用擴(kuò)展

a） 若變電站內(nèi)僅一次UW 相倒接， 二次側(cè)未進(jìn)行倒接，可得如圖2 所示的向量圖。

圖2 一次UW 相倒接經(jīng)主變本體11 點(diǎn)接線折算后一次向量圖

依據(jù)軟件11 點(diǎn)接線定值進(jìn)行差流計算， 可以實(shí)現(xiàn)平衡：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U。

b） 若變電站內(nèi)一次UW 相倒接， 二次側(cè)僅高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行倒接，以圖2 為基礎(chǔ)，保護(hù)裝置可測得如圖3 所示的向量圖。

圖3 一次UW 相倒接二次側(cè)僅高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行倒接向量圖

依據(jù)軟件1 點(diǎn)接線或11 點(diǎn)接線進(jìn)行差流計算，均無法實(shí)現(xiàn)平衡。

c） 若變電站內(nèi)一次正相序， 二次側(cè)高低壓側(cè)UW 相全部進(jìn)行倒接，保護(hù)裝置可測得如圖4 所示的向量圖。

圖4 變電站內(nèi)一次正相序二次側(cè)高低壓側(cè)UW相全部進(jìn)行倒接向量圖

依據(jù)軟件1 點(diǎn)接線定值進(jìn)行差流計算，可以實(shí)現(xiàn)平衡：U’=U-W，V’=V-U，W’=W-V。

d） 若變電站內(nèi)一次正相序， 二次側(cè)僅高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行倒接，保護(hù)裝置可測得如圖5 所示的向量圖。

圖5 變電站內(nèi)一次正相序二次側(cè)僅高壓側(cè)或低壓側(cè)進(jìn)行倒接向量圖

依據(jù)軟件1 點(diǎn)接線或11 點(diǎn)接線進(jìn)行差流計算，均無法實(shí)現(xiàn)平衡。

e） 11 點(diǎn)接線主變相序倒接的對照。11 點(diǎn)接線主變相序倒接的對照情況如表2 所示。

表2 11 點(diǎn)接線主變相序倒接對照表

6 結(jié)論

a） 變壓器的差流平衡涉及兩方面計算， 一是主變本體接線形式計算，二是保護(hù)軟件差流平衡計算，只有通過兩者計算后平衡，才能實(shí)現(xiàn)真正的平衡。

b） 主變本體接線形式計算，指正、負(fù)序電源接入主變，通過主變繞組接線方式，實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)電流的角度、相序轉(zhuǎn)換。

c） 保護(hù)軟件差流平衡計算，指不論星轉(zhuǎn)角、還是角轉(zhuǎn)星，都是保持一側(cè)電流角度、相序不變，向另一側(cè)折算，要區(qū)分正、負(fù)序轉(zhuǎn)換后的不同。

d） 總結(jié)11 點(diǎn)接線方式可發(fā)現(xiàn)，超前相減滯后相，越減越超前（30°），滯后相減超前相，越減越滯后（30°）。