110 kV主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析

周文勇，程國(guó)萍

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司文山麻栗坡供電局，云南文山 663000）

引言

電力系統(tǒng)由承擔(dān)電能傳輸、分配、轉(zhuǎn)化的一次系統(tǒng)和負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)的二次系統(tǒng)共同組成[1,2]。互感器是一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的橋梁，將一次系統(tǒng)的大電壓、大電流轉(zhuǎn)化為二次系統(tǒng)可處理的小電壓、小電流，轉(zhuǎn)化過程電壓、電流保真程度決定了二次系統(tǒng)的工作性能，差動(dòng)保護(hù)使用電流量構(gòu)建保護(hù)判據(jù)，電流互感器轉(zhuǎn)化的電流可直接影響差動(dòng)保護(hù)的工作情況[3,4]，本研究借助變電站異常事件數(shù)據(jù)分析電流互感器電流飽和時(shí)對(duì)于保護(hù)的影響。

1 異常事件簡(jiǎn)述

圖1為某110 kV 變電站主接線圖。2021年5月11日18:55:03.984，某110 kV變電站10 kV紅巖線三相瞬時(shí)電流速斷動(dòng)作跳063 開關(guān)，18:55:06.066 重合閘動(dòng)作合063 開關(guān)，18:55:06.164 因重合于故障瞬時(shí)電流速斷動(dòng)作跳063開關(guān)，53 ms后#2主變A相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳主變?nèi)齻?cè)102、302、002開關(guān)。故障前#1主變與#2 主變并列運(yùn)行，112、312、012 母聯(lián)開關(guān)均處于合位，因此未造成電量損失。但35 kV 側(cè)有小型水電并網(wǎng)，故障后#1主變301斷路器單獨(dú)運(yùn)行，造成301 斷路器溫度升高，最高達(dá)155 ℃，調(diào)度通知小型水電調(diào)減上網(wǎng)功率。

圖1 某110 kV變電站主接線圖

2 事故原因分析

事故發(fā)生后，事故調(diào)查人員對(duì)#2 主變和002 斷路器做了全面檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示#2 主變和002 斷路器無異常；另一方面，事故調(diào)查人員對(duì)#2 主變差動(dòng)保護(hù)裝置也做了全面檢測(cè)校驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)問題。由于#2 主變及10 kV 線路未接入故障錄波，不能直接對(duì)#2 主變及10 kV 線路進(jìn)行故障分析，只能通過110 kV 及35 kV 錄波圖進(jìn)行間接分析。10 kV 紅巖線故障時(shí)瞬時(shí)電流速斷動(dòng)作跳063 開關(guān)，故障電流二次值IB=127.49 A（定值35 A，0 s，CT 變比50/5）。2 s 后重合閘動(dòng)作，故障電流二次值IA=164.87 A（定值35 A，0 s，CT 變比50/5）。18:55:06.217#2 主變A相差流為26.67 A，定值為26.64 A，A 相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

2.1 #2主變故障電流情況

（1）10 kV紅巖線故障時(shí)主變?nèi)齻?cè)CT飽和情況

110 kV 高壓側(cè)共三條水電上網(wǎng)線路，10 kV 線路故障時(shí)會(huì)提供短路電流。計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)主變高壓側(cè)CT均不飽和；東曼線、東巖線、東猛線是35 kV母線較大的電源點(diǎn)，會(huì)提供較大的故障電流，其余35 kV 線路是負(fù)荷，不提供故障電流，經(jīng)計(jì)算，#1 主變、#2 主變中壓側(cè)三相電流均遠(yuǎn)小于中壓側(cè)CT 額定準(zhǔn)確限值一次電流8 kA，CT 不飽和。低壓側(cè)故障電流計(jì)算數(shù)據(jù)如表1 所示。CT 的變比為1000/5 A，一次電流限值是10 kA，#1 主變CT 不會(huì)飽和，#2主變CT會(huì)飽和。

表1 低壓側(cè)故障電流

（2）紅巖線重合于故障時(shí)主變?nèi)齻?cè)CT 飽和情況

10 kV 紅巖線063 斷路器重合于故障時(shí)，經(jīng)計(jì)算，#1 主變、#2 主變高壓側(cè)和中壓側(cè)CT 不會(huì)飽和。低壓側(cè)第二次故障電流計(jì)算數(shù)據(jù)如表2所示。#2主變低壓側(cè)CT飽和，#1主變低壓側(cè)CT不飽和。

表2 低壓側(cè)第二次故障電流

2.2 #2主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析

#2 主變高中壓兩側(cè)CT 沒有飽和，可將該誤動(dòng)因素排除。#2 主變?nèi)齻?cè)CT 伏安特性正常，#2 主變差動(dòng)保護(hù)裝置校驗(yàn)合格，#2 主變差動(dòng)三側(cè)電流回路絕緣合格，這些因素也可以排除，初步判斷#2 主變差動(dòng)誤動(dòng)是由低壓側(cè)CT飽和引起的。CT飽和的主要影響因素如下：①一次電流偏移程度；②故障電流值；③互感器鐵芯剩磁；④二次回路阻抗。

10 kV 紅巖線故障跳閘與10 kV 紅巖線重合于故障時(shí)#2 主變低壓側(cè)CT 均飽和，僅后者發(fā)生誤動(dòng)，可推斷誤動(dòng)原因是后者CT 飽和程度比前者深，導(dǎo)致差流更大。最大的故障電流相偏差僅為6.8%，且保護(hù)是A 相差動(dòng)動(dòng)作，而#2 主變低壓側(cè)A 相電流前后兩次故障相差僅0.03 kA，可排除故障電流的影響。因?yàn)閮纱喂收匣芈纷杩刮窗l(fā)生變化，所以二次回路阻抗因素也可排除?？蓮亩搪冯娏髦绷鞣至拷嵌热胧址治鲭娏骰ジ衅黠柡驮?。

（1）前后兩次故障直流分量比較

①紅巖線第一次故障#2主變直流分量情況

紅巖線故障時(shí)110 kV 老麻線會(huì)提供最大短路電流，計(jì)算可知10 kV 紅巖線063 開關(guān)首次合于故障時(shí)110 kV 老麻線17.8 ms C 相直流分量出現(xiàn)最大值-0.757 kA，32.6 ms A 相直流分量出現(xiàn)最大值0.983 kA，33.6 ms B 相直流分量出現(xiàn)最大值-0.683 kA。A 相直流分量最大，可判斷出#2 主變低壓側(cè)三相CT中A相飽和程度高于B、C兩相。

②紅巖線第二次故障時(shí)#2主變直流分量情況

仍以110 kV 老麻線進(jìn)行分析?？梢钥闯?0 kV紅巖線063 重合后110 kV 老麻線11.2 ms B 相直流分量出現(xiàn)最大值0.636 kA，16 ms A 相直流分量出現(xiàn)最大值-1.281 kA，18.6 ms C相直流分量出現(xiàn)最大值0.968 kA。A 相直流分量最大，可判斷出此情況#2主變低壓側(cè)三相CT 中A 相飽和程度遠(yuǎn)大于B、C兩相。

（2）前后兩次故障#2 主變低壓側(cè)A 相CT 飽和程度比較

10 kV 紅巖線第一次故障時(shí)A 相直流分量絕對(duì)值為0.983 kA，第二次故障時(shí)110 kV 老麻線三相電流中A 相直流分量絕對(duì)值為1.281 kA。因此，10 kV紅巖線重合于故障時(shí)#2 主變低壓側(cè)A 相CT 飽和程度大于首次故障時(shí)的飽和程度。主變差動(dòng)保護(hù)由具有制動(dòng)特性的判據(jù)構(gòu)成，CT飽和程度會(huì)影響差流大小，飽和程度越深差流越大，容易造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。前后兩次故障時(shí)主變低壓側(cè)電流A 相較接近（故障時(shí)A相電流為13.03 kA，重合于故障時(shí)為13.06 kA），但是第二次故障時(shí)A 相飽和程度最深，故第二次故障時(shí)主變差流大于首次故障時(shí)的差流。#2主變誤動(dòng)時(shí)差動(dòng)電流IDA=26.67 A，比26.24 A的整定值略大，這解釋了10 kV 紅巖線重合于故障時(shí)#2主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)而10 kV紅巖線故障時(shí)未誤動(dòng)的原因。通過對(duì)提供短路電流的三條110 kV 線路與三條35 kV 錄波圖分析計(jì)算，#2主變低壓側(cè)CT飽和導(dǎo)致了主變差流，而10 kV 線路重合于故障比首次故障時(shí)#2 主變低壓側(cè)CT 飽和程度深，從而主變差流更大是#2主變A相差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因。

3 解決措施

（1）認(rèn)真梳理此變電站近年事故情況，逐條落實(shí)事故整改到位情況。對(duì)于尚未整改到位的問題，應(yīng)按輕重緩急原則編制整改清單。對(duì)于迫切需要解決的問題，如主變?nèi)齻?cè)電流未接入故障錄波，給事故分析造成很大困難，應(yīng)報(bào)送緊急項(xiàng)目予以整改。

（2）認(rèn)真執(zhí)行防范CT 飽和風(fēng)險(xiǎn)的反措，檢查轄區(qū)變電站CT 是否存在飽和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于不符合反措要求的CT應(yīng)盡快予以更換。

（3）該變電站相關(guān)二次設(shè)備已投運(yùn)超過十年，保護(hù)裝置存儲(chǔ)保護(hù)信息、自檢信息、錄波信息能力差，監(jiān)控后臺(tái)存儲(chǔ)能力也較差，重要的信息容易被覆蓋，不便于變電站運(yùn)維與事故調(diào)查，應(yīng)盡快投入資金開展綜自改造。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)供電可靠性提出了更高的要求，電網(wǎng)硬件設(shè)施需隨同經(jīng)濟(jì)發(fā)展一起進(jìn)步。電流互感器、電壓互感器等測(cè)量設(shè)備的正確、可靠工作是繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠工作的前提，同時(shí)需要加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，保證其良好工作。