110 kV變電站主變壓器差動保護(hù)誤動分析

謝岳

摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。對某110 kV變電站主變壓器的差動保護(hù)誤動事故進(jìn)行了分析，通過現(xiàn)場試驗(yàn)分析，提出了相應(yīng)的解決方案，以望為相關(guān)單位提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：110 kV變電站；變壓器；保護(hù)裝置；光電交換器

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.151

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快以及社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行也提出了更高的要求。其中，變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，因此，為變壓器配置可靠的保護(hù)裝置十分必要。但當(dāng)前變電站變壓器保護(hù)誤動的事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，筆者結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了分析和介紹。

1 事故概述

某110 kV變電站2號主變壓器差動保護(hù)動作，主變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)開關(guān)跳開。由于主變壓器差動錄波文件丟失，査看了主變壓器后備保護(hù)錄波文件，其顯示差動動作時，主變壓器高壓測后備無任何異常，低壓測后備保護(hù)啟動元件動作，并啟動了低壓測后備錄波。

2 事故原因分析

本站已運(yùn)行近20年，于2010年二次系統(tǒng)改造為滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站。變電站承擔(dān)火車站、居民區(qū)、紡織廠等供電任務(wù)，負(fù)荷較重。在排除了主變壓器故障的情況下，初步判斷這是一次主變壓器差動誤動，就此對除主變壓器外的其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了分析和診斷。2號主變壓器差動保護(hù)動作時，低壓側(cè)電流和電壓同時出現(xiàn)了很大的尖波，幅值均為負(fù)值。經(jīng)計算，電壓和電流的二次采樣幅值基本一致，低壓側(cè)所有模擬量通道同時出現(xiàn)向下的尖波，主變壓器差動計算的差流出現(xiàn)瞬時尖波，造成比率差動保護(hù)動作。同時，主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)正常，低壓側(cè)后備保護(hù)啟動，判斷為低壓側(cè)異常，與高壓側(cè)沒有關(guān)系。

通過就地監(jiān)控對事故前后操作歷史記錄進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2號主變壓器差動動作前進(jìn)行了遠(yuǎn)方投電容器操作。調(diào)看主變壓器低后備保護(hù)裝置的錄波文件記錄發(fā)現(xiàn)，低壓測后備保護(hù)啟動多次錄波，將錄波文件的時間和投電容器的時間進(jìn)行了對比，基本吻合，即每次錄波啟動時都有投入2號電容器操作。歷史記錄中2號電容器均正常動作，缺陷記錄中無單只熔斷器熔斷的故障記載，且電容器加裝的放電電壓互感器（TV）經(jīng)檢測正常，排除了2號電容器本體性能不良、沖擊合閘浦流和過電壓影響。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

為了確定干擾源，找到解決問題的方法，在現(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)。由于所操作電容器間隔緊鄰2號主變壓器，所以，對2號主變壓器采樣系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。2號主變壓器退出運(yùn)行，由1號主變壓器帶全站負(fù)荷，并充分采取了相應(yīng)的安全措施，搭建了試驗(yàn)平臺，對2號主變壓器低壓側(cè)DTI采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)視。

2號主變壓器低壓側(cè)采樣系統(tǒng)包括DTK調(diào)理單元及小信號傳輸線。其中，小信號傳輸線為屏蔽電纜（6根3組S1和S2，S1接入調(diào)理單元和ECVT本體，S2接入DTI和調(diào)理單元），用測試電腦通過光電交換器（0/E）連接至2號主變壓器間隔光交換機(jī)，并通過上DTK調(diào)理單元及小信號傳輸線取得采樣值。在測試中，使用以下公式來計算差流干擾的大小：

干擾保護(hù)電流差=干擾前保護(hù)電流-干擾最嚴(yán)重時保護(hù)電流. （1）

第1次試驗(yàn)7次，每次對2號電容器進(jìn)行帶負(fù)荷投切操作，并記錄DTI的采樣數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。

表1中的1～3組數(shù)據(jù)為模擬正常情況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；第4～5組數(shù)據(jù)為調(diào)理單元去掉S2小信號傳輸線連接，并將S2小信號傳輸線接人調(diào)理單元端進(jìn)行短接的數(shù)據(jù)；第6～7組數(shù)據(jù)為調(diào)理單元去掉S1小信號傳輸線連接，并對調(diào)理單元原S1連接處進(jìn)行短接時的數(shù)據(jù)。

由1～3組數(shù)據(jù)可得，在投2號電容器時，2號變壓器低壓側(cè)采樣值都存在向下的尖波，與實(shí)際故障波形相似；4～5組數(shù)據(jù)DTI和S2小信號傳輸線工作正常，未受到干擾；而6～7組數(shù)據(jù)中存在干擾較小，基本可以忽略，再配合4～5組數(shù)據(jù)得到的結(jié)論可認(rèn)為，調(diào)理單元未受到干擾。由此可見，干擾來自投2號電容器投人操作時，S1小信號線受到的干擾，特別是A相干擾最大。

4 解決方案

4.1 2號主變壓器的解決方案

經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)確定了2號主變壓器解決方案——在調(diào)理單元保護(hù)信號輸出端增加濾波電容。增加的電容和調(diào)理單元的輸出運(yùn)放等效電阻構(gòu)成RC低通濾波回路，該濾波回路的截止頻率在10 MHz左右。對于10 MHz以上的信號，該回路就會起到濾波作用，濾掉高頻干擾；對于10MHz以下的低頻信號，基本沒有影響。所以，本次改動對保護(hù)信號的精度基本沒有影響，更不會對差動保護(hù)有影響。

在調(diào)理單元中的模擬量輸出端（保護(hù)用）增加濾波回路后，將2號主變壓器投入運(yùn)行，對電容器進(jìn)行了3次帶負(fù)荷投切試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。從表2可以看出，試驗(yàn)結(jié)果良好，保護(hù)電流在投切電容器時沒有再出現(xiàn)較大尖波，濾波效果很好，可以濾除高頻干擾，且對保護(hù)信號的影響在允許范圍之內(nèi)，可忽略不計。

2號主變壓器通過采取措施整改后，運(yùn)行至今未再出現(xiàn)誤動現(xiàn)象，說明本解決方案可行。

4.2 1號主變壓器解決方案

對于1號主變壓器存在的問題，如果像2號主變壓器一樣現(xiàn)場修改調(diào)理單元明顯不合適。此外，調(diào)理單元和互感器為一一匹配關(guān)系，如果更換調(diào)理單元就面臨著重新調(diào)整互感器精度的問題，因此，需要一個更加完善的解決方案。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，將同樣的濾波回路放在DTI交流采集回路中，不僅可以濾掉調(diào)理單元前的干擾，且即使從調(diào)理單元到DTI的信號線屏蔽受損，信號線受到干擾，也會被濾波回路將高頻干擾濾掉。此時，1號主變壓器就可通過更換DTI的交流插件消缺，只需要在停止1號主變壓器時更換一個插件，DTI的精度調(diào)整只需一個測試儀即可完成，不需在一次側(cè)增加工作量。

經(jīng)過初步測試，修改DTI的交流插件可以實(shí)現(xiàn)對高頻信號的濾波，且測試結(jié)果表明，修改后的插件可以滿足保護(hù)及測量信號精度的要求。因此，1號主變壓器的解決方案就是提供新的DTI交流插件，并在合適的時機(jī)更換。

5 結(jié)束語

綜上所述，差動保護(hù)作為變電站變壓器保護(hù)的核心組成部分，得到了廣泛應(yīng)用，且其正確動作對變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。因此，相關(guān)技術(shù)人員要對變電站的變壓器繼電保護(hù)裝置誤動原因進(jìn)行分析，采取合理、有效的解決方案處理，從而確保變壓器繼電保護(hù)裝置的正確動作，保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕