主變差動(dòng)保護(hù)誤跳閘事件分析

程遠(yuǎn)昊，宋 強(qiáng)

(1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司修武供電公司，河南 修武 454350；2.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司，河南 焦作 454000)

0 引言

近年來(lái)，基建變電站數(shù)量不斷增加，趕工期、趕進(jìn)度給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)不少隱患及壓力。特別是基建現(xiàn)場(chǎng)存在著電流互感器二次組別接線錯(cuò)誤，運(yùn)行設(shè)備難以把控，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，事故處理難等一系列新情況，任一基建環(huán)節(jié)的疏忽都可能構(gòu)成變電站的重大安全隱患，甚至引發(fā)電網(wǎng)事故。

下面通過(guò)對(duì)一起主變差動(dòng)保護(hù)誤跳閘事件進(jìn)行分析，找出誤動(dòng)作的原因，提出解決措施，為繼電保護(hù)專業(yè)提供借鑒。

1 設(shè)備概況

35 kV寧城變運(yùn)行主變2臺(tái)，通過(guò)35 kV云寧線帶負(fù)荷運(yùn)行，田寧線熱備用，1號(hào)、2號(hào)主變并列運(yùn)行，35 kV無(wú)分段開關(guān)，直接連接，10 kV分段寧100開關(guān)運(yùn)行。

1號(hào)主變保護(hù)裝置型號(hào)為許繼電氣WBH821/R1，版本號(hào)V2.75，比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障、高壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障，同時(shí)采用二次諧波制動(dòng)原理，用以躲過(guò)變壓器空投時(shí)勵(lì)磁涌流造成的保護(hù)誤動(dòng)。

2 故障簡(jiǎn)介

2020-07-02T14：00左右，寧城變遇到百年不遇的狂風(fēng)暴雨惡劣天氣，風(fēng)力達(dá)到8級(jí)以上，造成了寧城變10 kV寧12北環(huán)線相間過(guò)流Ⅱ段動(dòng)作跳閘、1號(hào)主變比率差動(dòng)C相保護(hù)動(dòng)作，寧12開關(guān)、1號(hào)主變寧351開關(guān)、寧101開關(guān)跳閘。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢查

對(duì)寧城變進(jìn)行檢查，對(duì)主控室后臺(tái)機(jī)所顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，10 kV寧12北環(huán)線動(dòng)作記錄顯示：相間過(guò)電流Ⅱ段跳閘，Ia=23 A，Ic=25A(過(guò)流Ⅱ段定值：18.2 A，0.2 s)，保護(hù)動(dòng)作正確。

檢查1號(hào)主變保護(hù)屏差動(dòng)保護(hù)裝置，報(bào)告記錄顯示：比率差動(dòng)C相動(dòng)作，其中高壓側(cè)電流：Iah=10.64 A，Ibh=15.91 A，Ich=8.91 A；低壓側(cè)電流：Ial=16.41 A，Ibl=15.07 A，Icl=2.02 A。相差動(dòng)啟動(dòng)電流、制動(dòng)電流：Iopa=10.3 A，Irea=29.96 A；Iopb=8.39 A，Ireb=27.86 A；Iopc=2.14 A，Irec=3.16 A。主變差動(dòng)保護(hù)定值：最小動(dòng)作電流2.06 A，最小制動(dòng)電流3.3 A，比率制動(dòng)系數(shù)K為0.5，差動(dòng)平衡系數(shù)2.076。

故障錄波圖形顯示高壓側(cè)三相電流波形均發(fā)生了畸變，初步判斷系電流互感器二次飽和引起，對(duì)1號(hào)主變保護(hù)裝置背端，351端子箱、351開關(guān)柜二次回路接線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該高壓側(cè)開關(guān)為直斜式SF6開關(guān)，裝設(shè)LW8-40.5內(nèi)附式套管型電流互感器。

斜段靠近線路側(cè)，斜端3LH，7LH，11LH（0.5級(jí)），接入差動(dòng)保護(hù)用441回路；4LH，8LH，12LH (10P級(jí))，接入測(cè)量用421回路。

直段靠近主變側(cè)，直端1LH，5LH，9LH (0.2級(jí))，接 入 高 后 備 保 護(hù) 用431回 路，2LH，6LH，10LH (10P級(jí))，接入計(jì)量用411回路。

差動(dòng)保護(hù)與測(cè)量、高后備保護(hù)與計(jì)量二次繞組交叉使用，是導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的主要原因。

4 誤動(dòng)原因分析

4.1 差動(dòng)保護(hù)原理

WBH821/R1變壓器保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性如圖1所示。

圖1中陰影部要經(jīng)過(guò)勵(lì)磁涌流判別、TA斷線判別后才出口。

圖1 比率差動(dòng)動(dòng)作特性

差動(dòng)動(dòng)作方程如下：

4.2 差動(dòng)元件動(dòng)作行為分析

根據(jù)保護(hù)裝置報(bào)告顯示實(shí)測(cè)電流，計(jì)算有關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 差動(dòng)元件參數(shù)值

A相Iopa=10.30 A，Iresa=29.96 A，Icda=15.39 A，Iopa＜Icda，A相差動(dòng)不動(dòng)作；B相Iopb=8.39 A，Iresb=27.86 A，Icdb=14.34 A，Iopb＜Icdb，B相差 動(dòng) 不 動(dòng) 作；C相Iopc=2.14 A，Iresc=3.16 A，Icdc=2.06 A，因?yàn)镮resc＜Iremin，故只需要Iopc>2.06 A即可動(dòng)作，C相差動(dòng)動(dòng)作出口。

這也是為什么A相、B相保護(hù)雖然實(shí)測(cè)電流很大，但因?yàn)橹苿?dòng)電流大的原因沒有動(dòng)作，而C相因?yàn)橹苿?dòng)電流小于拐點(diǎn)電流，故Iopc只需要大于Iopmin，即可動(dòng)作。

5 差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)的調(diào)整

5.1 帶負(fù)荷不平衡電流檢查

電流互感器二次繞組調(diào)整接線正確后送電，現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷檢查電流如下。

高壓側(cè)負(fù)荷電流：Iah=1.561 A，Ibh=1.551 A，Ich=1.534 A；低 壓 側(cè) 負(fù) 荷 電 流：Ial=1.428 A，Ibl=1.389 A，Icl=1.395 A；三相差動(dòng)電流、制動(dòng)電 流：Iopa=0.192 A，Irea=2.873 A，Iopb=0.186 A，Ireb=2.785 A，Iopc=0.185 A，Irec=2.783 A。

三相不平衡電流過(guò)大，對(duì)裝置檢查電流相位均正確，需進(jìn)一步分析不平衡電流過(guò)大的原因。

5.2 差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)復(fù)核

微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)大都采用平衡系數(shù)的方法來(lái)對(duì)各側(cè)電流幅值進(jìn)行校正。

檢查差動(dòng)平衡系數(shù)為2.076，對(duì)差動(dòng)平衡系數(shù)復(fù)算如下。

35 kV/10 kV變壓器額定容量為10 000 kVA，變壓器采用Y/△-11接線，TA二次采用△/Y接線，高壓側(cè)TA變比為200/5，低壓側(cè)TA變比為800/5。

式中：InH，InL分別為高、低壓側(cè)一次額定電流；inH，inL分別為變壓器高、低壓側(cè)經(jīng)二次接線系數(shù)調(diào)整后二次電流；Kcom為變壓器TA二次接線系數(shù)，三角形接線星形接線Kcom=1。

WBH821/R1差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)以主變高壓側(cè)二次電流為基準(zhǔn)，則差動(dòng)平衡系數(shù)為：

原平衡系數(shù)計(jì)算時(shí)，采用的額定電壓為35 kV/10.5 kV，符合DL/T 648—2012《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》中關(guān)于平衡系數(shù)計(jì)算時(shí)使用各側(cè)額定電壓的規(guī)定。而實(shí)際低壓側(cè)運(yùn)行電壓為10 kV，造成了該變壓器正常運(yùn)行時(shí)差流偏大。這可能也是區(qū)外故障差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的一個(gè)因素。

6 解決措施

(1) 調(diào)整電流互感器二次準(zhǔn)確度級(jí)，徹底消除TA二次回路誤接線錯(cuò)誤。計(jì)量使用直端1LH，5LH，9LH次級(jí)(0.2級(jí))，測(cè)量使用斜端3LH，7LH，11LH次級(jí)(0.5級(jí))，差動(dòng)保護(hù)使用斜端4LH，8LH，12LH次 級(jí)(10P級(jí))和 直端2LH，6LH，10LH(10P級(jí))，高后備保護(hù)使用直端2LH，6LH，10LH次級(jí)(10P級(jí))。

(2) 按低壓側(cè)實(shí)際運(yùn)行電壓10 kV修正平衡系數(shù)為S=1.979。帶負(fù)荷不平衡電流分別為Iopa=0.063 A，Iopb=0.064 A，Iopc=0.057 A，不 平衡電流大幅下降。

7 結(jié)束語(yǔ)

以上分析了主變比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的判據(jù)，并對(duì)目前廣泛應(yīng)用的主變壓器差動(dòng)保護(hù)差流動(dòng)作值、平衡系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，指出差動(dòng)保護(hù)用電流互感器次級(jí)繞組錯(cuò)用為計(jì)量(測(cè)量)級(jí)情況下，區(qū)外故障造成電流互感器急劇飽和引起差動(dòng)不平衡電流增大；加上差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)整定計(jì)算是根據(jù)規(guī)范按主變額定電壓35 kV/10.5 kV計(jì)算的，但實(shí)際上主變低壓側(cè)母線按10 kV降壓運(yùn)行，也使得差流增大，導(dǎo)致主變比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)作。針對(duì)上述情況進(jìn)行分析論證，提出了解決方案。該文闡釋的電流互感器二次準(zhǔn)確度級(jí)正確接線的重要性及差動(dòng)保護(hù)平衡系數(shù)整定方法，可為提高配電網(wǎng)供電可靠性提供參考。