一起主變壓器差動保護誤動事件分析

張銘輝，駱賢華，吳建偉

（浙江省送變電工程公司，杭州 310016）

主變壓器差動保護因區外故障誤跳開關的事故并不鮮見，而每次主變壓器保護的誤動都給電網和電力用戶造成巨大的損失，消除事故發生的隱患對保證供電可靠性和提高系統穩定性具有重要意義。可能引起主變壓器保護區外故障誤動的原因是多方面的，包括參數誤整定、差動回路接線不正確、TA特性不良、調整不當及采樣模塊故障等。本文主要介紹和分析二次電流回路兩點接地對保護運行帶來的影響。

1 主變壓器差動保護誤動經過及分析

1.1 主變壓器差動保護誤動經過

某日下午15點57分，某220kV變電站2號主變壓器（以下簡稱主變）三側開關動作跳閘，后經運行確認為2號主變第二套差動保護動作。另外，2號主變第一套保護雖有啟動記錄，但保護未動作，主變故障錄波器亦無故障電流錄波。與此同時，相鄰的變電站220kV某線發生單相瞬時接地故障，故障相為A相，兩側保護重合成功。由于2號主變2套保護動作不一致，主變故障錄波器未見故障電流，結合同一時刻主變保護區外220kV線路曾發生瞬時接地故障，懷疑2號主變第二套差動保護動作屬誤動。而現場主變沒有發現放電跡象，更加印證了這一判斷。

該變電站2號主變采用四方CSC326B型保護，故障時第二套主變差動保護動作，報文記錄故障相別為220kV側B相，動作時間15∶57∶56.554；32MS比率差動A相出口差動電流1.43 A，制動電流0.6563 A；32MS比率差動B相出口差動電流1.43 A，制動電流0.6563 A。從故障電流波形圖上可以看出，故障時僅B相電流明顯增大，其它側電流基本不變。

相鄰變電站某線發生A相瞬時接地故障時間為15∶57∶56.278，與主變保護動作時間相近。根據2個變電站的保護錄波文件可以推演事故發生的過程，即該站2號主變保護區外發生A相接地故障時，第二套主變保護動作，故障電流在B相。

1.2 主變保護誤動原因分析

正常情況下在主變發生區外故障時，流經主變互感器的必然是穿越性故障電流，即使由于互感器特性差異造成主變保護與常態相比有較大的差電流，但此時因為有很大的制動電流，保護也不致誤動。通過故障前的電流采樣值顯示可以確定，該組電流互感器接線正確，保護運行狀態未見異常。另外發現，區外發生A相故障時主變同名相并沒有故障電流穿過，這是由于中壓側沒有大的電源，不能提供大的故障電流。現場對比第一、第二套主變保護事故前后的采樣記錄，除故障時第二套主變保護B相電流明顯偏大以外，其他項基本相同。可見2號主變第二套保護中B相電流的突然變化是差動保護動作的原因。對于YΔ11接線方式的主變，四方CSC326B型保護的高、中壓側對低壓側電流轉角關系為：

采樣記錄顯示，故障時有：IHB=2.28 A 93.5°，IMB=0.86 A 23.4°，代入式（1）—（3），計算得出差流在A相和B相，大小相差約1.4 A（忽略正常負荷電流），與故障報文基本相符。

由錄波資料和上述分析可以判斷，發生誤動的保護裝置本身沒有問題，誤動的根本原因是B相很突兀地出現了故障電流。

現場修試人員在對2號主變第二套差動保護進行事故后校驗時，發現高壓側電流回路有多點接地，接地點位于2號主變220kV開關端子箱至第二套差動保護屏電流電纜4×2.5芯B相處，如圖1所示。

事故發生時，該變電站220kV 1號、2號主變并列運行，1號主變220kV側中性點接地，如圖2所示。從保護啟動紀錄發現，區外故障時1號主變的第一、二套保護采樣錄波結果基本一致，顯示情況為：三相電流大小接近，均分布在第一象限內的小角度，呈現零序電流的特征（3I0達到8 A）。可以確定，220kV某線發生接地故障時，1號主變中性點有很大的零序電流注入變電站接地網。

圖12號主變高壓側電流回路多點接地

圖22號主變區外故障時相關間隔運行方式

現場檢查發現，電流回路其余的接地點d為電纜芯破損，2個接地點間因破損處接觸電阻和接地網本身阻抗而存在電阻RDd，約為2 Ω。RDd相當于跨接在保護B相采樣繞組上，如圖3所示。在零序電流通過接地網時，接地網上的2個接地點間會出現較小的電位差UDd，在B相采樣繞組上附加1個干擾電流，這個外加電流足以使保護誤動作（采樣繞組內阻僅約0.2 Ω）。

圖3 外部接地故障時回路多點接地

綜上分析，多點接地就是本次2號主變保護誤動作的根本原因。

2 誤動事件的反思

造成本次主變保護誤動事件的原因是回路多點接地，而事實上電流回路多點接地可能造成誤動的不僅僅是主變保護。因此，發現和消除二次回路隱患對保證供電可靠性和提高系統穩定性具有重要意義。從前文分析可知，雖然2號主變電流回路多點接地，但故障前保護顯示的采樣值正常，接地點分流很小，不易發現，多點接地具有一定的隱蔽性。針對電流回路絕緣問題，除加強基建工程中質量把關、按要求制作電纜頭外，還需在投運后的設備定期檢修中重復檢查電纜芯線絕緣。對于運行中的電流回路，由于接地點位置關系，正常運行時可能分流很小，不易于通過檢查發現隱患。

本次事件中，RDd約為2 Ω，分流電流約為負荷電流的十分之一，假定負荷電流為0.32 A，則IDd有 30 mA。

但A，B，C及N相電流之和不為零（如圖1中圈出位置，正常情況下應為零），大小與IDd相同。所以，即使在帶負荷時用鉗型相位表檢查N相電流也不能發現異常，而在圈出位置或TA接地線上可以檢測到電流。設備運行時，檢查TA回路接地線上是否有電流可以作為發現多點接地的簡易判據，而且該方法簡便可行，適合在運行維護中推廣。

3 結語

差動保護是變壓器的主保護，大型變壓器差動保護的誤動或拒動都會影響系統的安全穩定運行，影響對用戶的可靠供電，造成很大的經濟損失。其中，二次回路故障又是差動保護不正確動作的重要原因，關系到保護的長期安全運行。因此，對于保護二次回路，應該在基建工程中嚴格把關，同時應定期進行回路絕緣檢測，加強對設備的運行管理。

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護典型故障分析[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]鄒森元.電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點[M].北京：中國電力出版社，2005.