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(qū)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(fā)生的隱患對保證供電可靠性和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。可能引起主變壓器保護區(qū)外故障誤動的原因是多方面的，包括參數(shù)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(fā)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(qū)外220kV線路曾發(fā)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(xiàn)場主變沒有發(fā)現(xiàn)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(fā)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(jù)2個變電站的保護錄波文件可以推演事故發(fā)生的過程，即該站2號主變保護區(qū)外發(fā)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(fā)生區(qū)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(tài)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(tài)未見異常。另外發(fā)現(xiàn)，區(qū)外發(fā)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)了故障電流。

現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)，區(qū)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(xiàn)零序電流的特征（3I0達到8 A）。可以確定，220kV某線發(fā)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(qū)外故障時相關間隔運行方式

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)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(fā)現(xiàn)和消除二次回路隱患對保證供電可靠性和提高系統(tǒng)穩(wěn)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)多點接地的簡易判據(jù)，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(tǒng)的安全穩(wěn)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(tǒng)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(tǒng)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.