廠用變壓器保護測控裝置差動保護誤動作原因分析

（新疆天業(yè)（集團）有限公司，石河子市，832000） 劉 濤

差動保護是電力變壓器的主保護，對保證變壓器安全運行起著極其重要的作用。為提高差動保護正確動作率，除選好保護設(shè)備外，還需做好施工設(shè)計、整定計算、現(xiàn)場安裝調(diào)試等一系列技術(shù)和管理工作，如果這些工作稍有疏忽，就可能造成差動保護誤動或拒動。2014年某電廠空冷島的一起變壓器差動保護誤動作事故，充分說明了這一點。

1 事故過程及初步調(diào)查

2014年9月2日17時49分，某電廠0.4kV空冷島配電室C段低壓變壓器差動保護動作，鎧裝真空斷路器開關(guān)跳閘，運行人員通知檢修人員現(xiàn)場檢查。運行人員與檢修人員聯(lián)合在現(xiàn)場仔細檢查C空冷變本體和差動保護范圍內(nèi)設(shè)備后未發(fā)現(xiàn)異常。繼電保護人員調(diào)出C空冷變差動保護故障采樣報告，可以看出A相、C相差動保護動作出口，故障電流分別為0.55A和0.56A，均超過差動保護整定電流0.5A（0.5Ie）。通過現(xiàn)場運行人員了解到，在C空冷變差動保護動作跳閘的同時，有5臺風機在此期間投入運行。查DCS后臺電流曲線C段空冷變電流有明顯的上升曲線且三相電流上升曲線一致，該空冷變二次運行電流折算后與差動保護中故障電流值非常接近。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況和對故障采樣報告的數(shù)值分析，考慮到C空冷變是2014年8月投運的新變壓器，調(diào)查人員初步判斷C空冷變差動保護是在區(qū)內(nèi)故障時誤動作，變壓器本身沒有問題。

2 差動保護電流相位校正和幅值平衡補償原理

C空冷變采用南瑞RCS-9622CN廠用變壓器保護測控裝置的差動保護為主保護。變壓器各側(cè)電流互感器二次均采用星形接線，二次電流直接接入保護裝置，各側(cè)電流互感器極性都以指向變壓器為同極性端，且該空冷變壓器的接線組別為△/Y-11。為了校正變壓器各側(cè)二次電流之間的相位差，在差動保護定值清單中設(shè)置了“變壓器接線型式KMD”整定值（見表1）；對不同接線組別的變壓器，可選取不同的KMD值，由軟件自動校正變壓器各側(cè)二次電流的相位差。這里需要指出的是，設(shè)定KMD值的作用只是校正了二次電流的相位，其幅值大小并未改變。

對于常見的接線組別為△/Y-11的變壓器，按定值表的規(guī)定，KMD值應(yīng)選為“04”，其實質(zhì)是對變壓器Y側(cè)二次相電流進行如下的運算：從現(xiàn)場調(diào)試校驗方法中通入低壓側(cè)單相為本側(cè)二次額定電流，在采樣菜單中可看到相應(yīng)的兩相為0.557Ie左右的差流，由此可知，KMD值取為“04”所起的作用就是將Y側(cè)各相二次電流的相位角超前移30°，而幅值保持不變。這樣做的目的是使移相后的Y側(cè)二次電流同△側(cè)二次電流相位相差180°，起到相位校正的作用。同理，對該空冷變來說，KMD值應(yīng)取“04”，其作用就是校正0.4KV側(cè)和6kV側(cè)的相位差，通過軟件補償后二次電流相位達到了平衡，在幅值大小保持不變情況下裝置應(yīng)無差動電流。在RCS-9622CN測控裝置變壓器差動保護中，各側(cè)二次電流幅值的平衡補償也由軟件完成。在保護定值清單中設(shè)置了高、低壓側(cè)CT一、二次額定電流值，就可自動實現(xiàn)電流幅值平衡補償?shù)墓δ堋?/p>

由此可知，裝置通過變壓器容量，變壓器各側(cè)額定電壓和各側(cè)CT變比及接線方式的整定，裝置自動進行各側(cè)平衡系數(shù)的計算，通過軟件進行△/Y轉(zhuǎn)換及平衡系統(tǒng)調(diào)整。計算公式如下：

表1 變壓器接線型式KMD整定值

以Kmode=1為列：對于變壓器Y接線側(cè)Kph1=IN/Ie1，變壓器△接線側(cè)Kph2=IN/Ie2。

由式(1)、(2)和變壓器技術(shù)參數(shù)，可以求得：若變壓器各側(cè)電流互感器均按照星形接線，且現(xiàn)場整定了變壓器系統(tǒng)參數(shù)值，就可以實現(xiàn)差動保護電流回路相位校正和幅值平衡補償?shù)墓δ堋２顒颖Ｗo其它定值可以按裝置的使用說明書進行計算和現(xiàn)場整定。

3 差動保護誤動原因分析

2014年9月2日，繼電保護人員對保護裝置現(xiàn)場安裝和定值整定計算情況進行了復查。通過當時在現(xiàn)場檢查的人員那里了解到，施工圖上是把變壓器兩側(cè)電流互感器二次按接線方式連接后直接接入保護裝置的，且施工圖上是將變壓器△側(cè)電流互感器二次抽頭P1為頭P2為尾引入裝置，將變壓器Y側(cè)電流互感器二次抽頭P2為頭P1為尾引入裝置，當時安裝人員按照施工圖進行了安裝。后因調(diào)試人員在現(xiàn)場調(diào)試時也并未仔細核對電流互感器接線極性問題，當保護定值單送達現(xiàn)場后，又因調(diào)試人員根據(jù)之前已投運的A、B空冷變的現(xiàn)場記憶和工作經(jīng)驗并未進行仔細核對保護定值是否與現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)一致，于是在實際整定時將KMD值以“00”輸入裝置（Y/Y-12），即不再對Y側(cè)二次電流進行相位校正。在這里，調(diào)試人員忘記了變壓器差動保護除了進行幅值平衡補償外，還要對二次電流相位校正這一基本原理，忽略了南瑞RCS-9622CN廠用變壓器保護測控裝置是利用軟件校正相位（內(nèi)轉(zhuǎn)角）、電流幅值進行平衡補償后作比較的。

至此，C空冷變差動保護誤動的原因已完全查清，即空冷變的接線方式現(xiàn)場整定和主設(shè)備技術(shù)參數(shù)不對應(yīng)、空冷變兩側(cè)電流互感器二次極性接線方式有誤，引入差動保護的電流幅值未能得到平衡補償。當空冷變帶大負載時，不平衡電流超過差動保護整定值，使保護動作出口，C空冷變高壓側(cè)開關(guān)跳閘聯(lián)調(diào)低壓側(cè)開關(guān)。

4 防范措施

4.1 設(shè)計人員認真負責

電力設(shè)計人員在制圖前應(yīng)仔細閱讀保護裝置的技術(shù)說明書，熟悉裝置對二次接線的基本要求，在此基礎(chǔ)上正確地設(shè)計出二次回路接線原理圖，不能憑經(jīng)驗，想當然，套圖紙。

4.2 安裝人員必須應(yīng)有相應(yīng)的資質(zhì)并嚴格執(zhí)行完工驗收程序

現(xiàn)場安裝施工人員不能一味追求“按圖施工”，應(yīng)當在施工前先熟悉保護裝置的基本原理，再核對施工圖紙是否與裝置的接線要求一致。若不滿足要求，要向設(shè)計人員詢問或向技術(shù)管理部門匯報，以保證接線正確。當現(xiàn)場改變保護定值時，要經(jīng)過嚴格的計算、校核和審批程序，決不能隨意變更。

4.3 保護定值計算需嚴謹、仔細

在微機變壓器差動保護定值選取和計算時，要特別注意各側(cè)電流互感器二次接線方式，只有在各側(cè)電流互感器均為星形接線且都以指向變壓器為同極性端的情況下，才能根據(jù)變壓器的接線組別選取KMD值和計算平衡系數(shù)，當其中某個條件改變后，這些整定值要做相應(yīng)的調(diào)整。

4.4 投運前應(yīng)采取相應(yīng)技術(shù)檢驗措施

運行人員應(yīng)在設(shè)備投運時，對設(shè)備進行相應(yīng)的相位測試等工作，并且務(wù)必核對保護定值整定應(yīng)與現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)相一致。同時運行人員還應(yīng)在設(shè)備投運后需加強監(jiān)視和巡回檢查工作，力保設(shè)備運行時各實時參數(shù)顯示的正確性。

[1]王維儉.《電氣主設(shè)備繼電保護原理與應(yīng)用》[M].北京：中國電力出版社

[2]《國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材》[M].2009年4月.第一版.中國電力出版社

[3]馬永翔，王世榮.《電力系統(tǒng)繼電保護》[M].北京：中國林業(yè)出版社;第1版(2008年8月1日)

[4]王大鵬.《電力系統(tǒng)繼電保護測試技術(shù)》.[M].中國電力出版社；第1版(2006年9月1日)

[5]《RCS-9600CN系列廠用電保護測控裝置技術(shù)和使用說明書》