一起勵磁涌流致變壓器差動保護誤動作事故的分析

宋微浪, 唐 斌, 胡曉駿, 謝雍燊

1. 國家電網福建省電力有限公司 檢修分公司 福州 350013 2. 國家電網福建省電力有限公司 經濟技術研究院 福州 350012 3. 國家電網福建省電力有限公司 福州供電公司 福州 350009

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一起勵磁涌流致變壓器差動保護誤動作事故的分析

宋微浪1, 唐 斌2, 胡曉駿3, 謝雍燊1

1. 國家電網福建省電力有限公司 檢修分公司 福州 350013 2. 國家電網福建省電力有限公司 經濟技術研究院 福州 350012 3. 國家電網福建省電力有限公司 福州供電公司 福州 350009

針對某500kV主變壓器在空載沖擊過程中兩套差動保護均動作的事故進行了分析，通過一次設備現場檢查、保護裝置內部數據檢查、諧波波形檢查等手段，確認原因為勵磁涌流導致變壓器保護誤出口。針對事故原因，提出了加強變壓器試驗監管的措施，在變壓器直流電阻試驗后進行強制消磁，進而避免勵磁涌流觸發差動保護誤動作。

變壓器； 勵磁涌流； 差動保護； 故障

變壓器差動保護作為變壓器的主保護，在為變壓器安全穩定運行提供有力支持的同時，也可能因勵磁涌流等原因導致產生誤動作[1]。筆者以一起勵磁涌流致變壓器空載沖擊誤動作事故為案例，分析了事故發生的原因，并提出相應的解決方案。

1 事故現場檢查分析

某500kV變壓器在恢復送電操作過程中，其中壓220kV側開關向變壓器進行充電，引起變壓器兩套主變比率差動保護動作，出口跳閘，中壓側開關跳開?，F場進行了一、二次設備檢查。

1.1 一次設備檢查

該主變跳閘后，檢查一次設備無異常。獲取油色譜在線監測數據，取高、中、低壓三部位油樣進行檢測，試驗數據均合格。跳閘時外部中、低壓側無短路電流。根據上述現象，排除了變壓器存在放電擊穿一次設備故障的可能。

1.2 繼電保護設備檢查

檢查兩套RCS-978保護裝置，均顯示比率差動保護動作，操作箱指示燈顯示兩組出口跳閘均動作。調閱電子波形，確認為較為完整的正弦波形。保護裝置會自動對波形進行處理，濾除直流分量，A相波形近似完整的正弦波。B、C相電流較小，中壓側A相電流最大，且A相電壓伴隨跌落10%左右，表現出類似A相繞組的故障，且電流沒有明顯增大的趨勢，如圖1所示。

查看RCS-978保護動作報告，跳閘時A相差動電流為1.24A、B相差動電流為0.60A、C相差動電流為0.65A，大于差動啟動值。A、B兩相的二次諧波百分比約為9%，小于二次諧波制動的整定值(15%)，二次諧波閉鎖開放比率差動保護，42ms后比率差動保護動作。

保護的差流、差流二次諧波含量、中壓側電壓幅值、中壓側零序電流依次如圖2、圖3、圖4和圖5所示。

圖1 保護裝置電子波形

圖2 保護差流原始值

圖3 差流二次諧波含量

圖4 中壓側電壓幅值

圖5 中壓側零序電流

從錄波數據看，整個空載沖擊過程中A、B兩相諧波含量均比較低，在8%～10%之間；C相諧波含量略高，約為18%。

2 事故原因分析

變壓器微機繼電保護中常采用二次諧波制動的方式進行邏輯閉鎖[2-4]，本案例中，RCS-978保護裝置將浮動閾值策略應用在勵磁涌流判別中[5]。在這一策略中，二次諧波制動因數可從5%浮動到15%，當變壓器A、B、C三相中有一相二次諧波含量超過15%時，保護裝置將退出自適應勵磁涌流判據，開放差動保護，這樣也就導致了空載沖擊時保護誤動作。

對引起變壓器勵磁涌流的外部因素進行分析。在停電例檢時，變壓器直流電阻試驗后未充分釋放殘留在鐵心中的剩磁[6]，而變壓器剩磁大，勵磁涌流工頻分量大，二次諧波分量小，對變壓器的動態穩定和運行安全十分不利[7]。

綜合認為，發生跳閘事故，變壓器保護受勵磁涌流判據影響是主要原因，而最直接的原因則是變壓器高壓試驗后未進行消磁。

3 采取的應對措施

變壓器空載沖擊異常跳閘的原因明確后，對變壓器剩磁進行充分消除，然后進行聯變送電。次日再次用聯變中壓側開關沖擊聯變，成功合閘。第二次空載沖擊時故障錄波器的波形如圖6所示，顯示勵磁涌流數值明顯減小，差動保護可靠閉鎖。

圖6 聯變第二次沖擊時中壓側電流和電壓波形

4 結論

本起案例中，勵磁涌流判據導致變壓器空載沖擊時誤跳閘，直接原因是變壓器高壓試驗后未進行消磁處理，導致變壓器鐵心內存在剩磁，誘發單相勵磁涌流判據條件成立，導致三相誤出口。

為避免類似事故再次發生，可以從以下幾方面加強防范。

(1) 采納基于波形識別的新技術[8]，加強勵磁涌流與其它短路故障電流的辨識，正確區分勵磁涌流與其它短路電流。

(2) 采取消除剩磁法[9]，要求變壓器完成各項直流電阻試驗后，必須進行消磁試驗。

(3) 采取選相分合閘技術[10]，對開關分合閘時間進行控制，合理規避變壓器剩磁突變的時間點，消除或減小勵磁涌流。

[1] 張明清.變壓器差動保護誤動原因分析及改進措施[J].上海電氣技術，2011，4(2)： 18-22.

[2] 熊小伏,齊曉光,歐陽金鑫.雙饋風電機組短路電流對變壓器保護二次諧波制動的影響[J].中國電機工程學報,2014,34(13)： 2201-2209.

[3] 李貞,張明珠,倪傳坤,等.變壓器勵磁涌流的自適應二次諧波分相制動方案[J].電力系統自動化,2013,37(6)： 121-124.

[4] 王鐵勝,尹忠東.他勵式磁控電抗器在不同工作狀態下的諧波問題[J].上海電氣技術,2016,9(2)： 23-26，30.

[5] 傅偉,趙莉華,梁勇,等.多臺變壓器空載合閘勵磁涌流及其抑制方案的研究[J].電力系統保護與控制,2015，43(1)： 28-33.

[6] 李興寧,王書杰.基于MATLAB的變壓器空載合閘時勵磁涌流仿真分析[J].機械制造與自動化,2013,42(6)： 192-193，196.

[7] 馮遠程,張浩,鄭龍瑋.變壓器剩磁對設備運行的影響與防范[J].上海電力,2009(3)： 252-254.

[8] 凌光,蘇斌.一種基于差流波形特征的勵磁涌流識別方法[J].電力系統保護與控制,2015,43(6)： 19-24.

[9] 余克光.電力變壓器鐵心剩磁檢測及消除[J].自動化應用,2012(3)： 73-74，76.

[10] 趙佳,呂家鋒.基于分布式神經網絡的同步合閘時間預測方法研究[J].上海電氣技術,2009,2(1)： 36-39，54.

(編輯： 啟 德)

Analyzed the accident of two sets of differential protection devices acting at the same time in the process of non-load impact in a 500kV main transformer. By field inspection of the equipment and a check of the internal data of the protection device and by harmonic waveform inspection, confirmed that it was the magentizing in rush current that caused a misplaced protection in the transformer. Aiming at the cause of the accident, the measures to strengthen the test, supervision and control of the transformer were put forward, after testing the DC resistance of the transformer, the demagnetization should be carried out, so as to avoid the malfunction of the differential protection activated by magentizing in rush current.

Transformer； Magentizing in Rush Current； Differential Protection； Fault

2016年9月

宋微浪(1985— )，男，碩士，工程師，主要從事變壓器檢修和諧波治理等研究工作， E-mail： swlang147@163.com

TM421

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1674-540X(2017)02-040-04