35kV主變差動保護誤動作事故分析

四川省納溪供電有限責任公司 葉 繼

35kV上馬變電站發生一起由于10kV上水線線路三相金屬性短路，10kV上水線瞬時電流速斷保護動作跳閘，1#主變差動保護誤動作出口，分別跳開1#主變高、低壓側開關，造成了全站停電的事故。

1.事故經過

35kV上馬變電站事故時接線如下圖所示。

2012年5月2日16時14分46秒，10kV上水線線路發生近端三相金屬性短路，10kV上水線671開關線路保護裝置瞬時電流速斷保護動作跳閘，同時1#主變差動保護裝置差動保護動作跳閘，分別跳開1#主變高、低壓側開關的差動保護誤動作跳閘事故。

2.現場檢查情況

2.1 10kV上水線671開關線路保護動作報告(CT變比：250/5)

瞬時電流速斷保護動作

2012年5月2日16時14分46秒476

C：63.73A 00085ms

A：65.42A 00085ms

Ic：55.36A

2.2 1#主變差動保護動作報告（CT變比：高壓側300/5、低壓側500/5）

比率差動動作ABC

2012年5月2日16時14分46秒489

Idb：18.69A

錄波：T00018 R00083（16時14分46秒477開始）

2.3 正常時差動保護差流及配置

(1)差流值

I1a=0.61A I1b=0.59A I1c=0.58A

I3a=1.35A I3b=1.25A I3c=1.27A

Ida=0.02A Idb=0.02A Idc=0.04A

(2)主變差動單元箱內配置項條目：

主接線：Y/Y/△-11

調整系數：第一側：1

第二側：0.00001

第三側0.82478

通過比對以上數據，上水線671開關瞬時電流速斷保護動作時間早于1#主變差動保護動作時間13毫秒，上水線671開關保護屬正確動作。

3.事故原因分析

3.1 對1#主變本體全面檢查

對主變壓器本體、套管及母線，主變高壓側開關、低壓側開關現場全面檢查、試驗，同時對原試驗報告進行了比對分析，認為試驗數值符合規程要求。

3.2 對主變壓器差動保護整定值的分析

定值設定：差動最小動作電流定值1.15A；差動比率系數定值0.5；二次諧波制動系數定值0.15；差動速斷電流定值19.1A。

3.2.1 差動平衡系數的計算

主變壓器高壓側平衡系數計算：差動保護平衡系數可以以任意側為基準，本保護以主變高壓側二次電流為基準，所以高壓側平衡系數為1。

主變壓器低壓側平衡系數計算：查閱技術說明書公式如下：

可以計算出平衡系數為0.82478，實際取平衡系數為0.82478。

3.2.2 差動最小動作電流計算

變壓器8MVA，35/10kV。由此可以計算出：變壓器低壓側一次額定電流為461.89A，低壓側二次電流4.61A。乘以低壓側平衡系數后為3.81A。差動最小動作電流一般取變壓器額定電流的30%—50%，本差動保護實際取額定電流的30%，所以，最小動作電流為1.143A，實際整定為1.15A。

3.2.3 比率制動、諧波制動系數和最小制動電流整定

比率制動系數整定為0.5；諧波制動系數整定為0.15均符合技術說明書要求。

3.2.4 差流速斷計算

差流速斷按躲過變壓器的勵磁涌流、最嚴重外部故障時的不平衡電流及電流互感器飽和等整定，實際保護速斷動作電流整定值為19.1A。

圖1 故障時35kV上馬變電站接線圖

圖2 主變區外故障時低壓側CT飽和錄波圖

由以上分析計算可知，主變壓器差動保護整定值計算是正確的，不會引起保護動作。

3.3 對保護裝置的特性試驗

繼電保護二次班用保護裝置試驗儀對保護裝置的最小動作電流、比率制動系數、二次諧波制動系數及差流速斷動作電流進行全面試驗，均符合整定計算要求，同時也沒有發現電流回路有松動或斷線等現象，所以保護裝置也不會引起保護動作。

3.4 對主變壓器差動回路二次接線的分析

35kV上馬變電站于2011年年底全面綜自改造，更換了所有二次接線及電流互感器。此次事故分析首先對電流二次回路接線進行清理，由于主變壓器采用Y/Δ—11接線方式，因此，兩側電流的同相相位不一致，在正常三相對稱的情況下，主變壓器低壓側（Δ側）二次電流超前高壓側（Y側）二次電流30°，而保護裝置要求高、低壓側電流互感器均采用星形接線，兩側同相二次電流存在的相位差由保護裝置進行平衡，經檢查符合技術要求。

對電流互感器進行核對，發現高壓側測量和保護各用一組電流互感器，而低壓側測量和保護共用一組電流互感器。

測量和保護對互感器性能要求不同，保護用的繞組主要是在系統有短路故障時起作用，短路故障時電流很大，往往是額定電流的幾倍到幾十倍，在這樣大的電流情況下，也要求電流互感器的保護繞組保持一定的測量精度，不發生波形的飽和畸形變化，使保護裝置能正確動作。

測量、計量用的互感器二次繞組，主要保證負荷電流在正常額定電流范圍內能保持測量精度，當系統出現短路，電流互感器測量值遠遠超額定電流，但即使測量、計量用的二次繞組誤差很大，但短路時間很短暫，保護已經跳閘，對測量、計量的準確度影響不大?？傊疁y量用的互感器要求精度高，保護用的互感器要求抗飽和力強，所以，測量、計量用的二次繞組的準確等級與保護二次繞組的準確等級不同，技術規程要求測量和保護分別使用不同準確級的電流互感器。

調閱故障時1#主變差動保護裝置故障錄波圖如下：

分析此錄波圖發現，電流A、B、C三相的波形在90°度附近出現一個脈沖尖峰，此尖峰高于原來正常情況下應當輸出的電流最大值，負半波與正半波波形相反。

從主變差動動作時的錄波圖上看，保護動作的原因是：由于主變壓器區外故障時，低壓側CT嚴重飽和，而主變差動保護中差流的計算實際是將各側電流進行矢量相加，低壓側飽和后就會產生很大的差流，保護整定時考慮一定的抗CT飽和能力，同是為了保證變壓器內部發生嚴重故障時保護能快速動作，差動保護中通常不再增設CT飽和判據，因此當10kV上水線線路發生嚴重故障時，CT嚴重飽和造成1#主變差動保護的誤動作。

4.結束語

針對事故原因提出的整改措施為差動保護接線重新選擇相應的電流互感器變比和精度。這樣接線可靠保證了主變差動保護范圍區外故障時，差動保護不會因為電流互感器飽和誤動作，而當主變差動保護范圍區內故障時，差動保護能可靠動作。

對繼電保護人員提出新的要求，除了熟悉保護性能、精心調試、對保護定值進行復查外，還要做到以下幾點：

4.1 對設備性能充分掌握，對差動保護各側電流互感器勵磁特性曲線、變比及引出線的極性進行認真核查，選用差動用電流互感器要進行伏安特性實驗。用伏安特性由線上的拐點電壓換算成電流與標稱電流倍數比較，前者大則抗飽和特性符合要求，否則不合要求，差動保護兩側電流互感器的特性應一致。

4.2 當微機保護從軟件對主變壓器相位和幅值補償后，無論主變壓器Y側或Δ側電流互感器都必須采用Y/Y—12接線。

4.3 主變差動保護投入后，必須檢查差流值，差流值小于3%二次額定值為正常。

[1]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京:中國電力出版社,2009.

[2]袁季修,盛和樂,吳聚業.保護用電流互感器應用指南[M].北京:中國電力出版社,2004.