一起電抗器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故的分析和對(duì)策

，， (.南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 ；.國網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州 646000)

0 引 言

高壓電抗器安裝在超高壓變電所的開關(guān)站里，吸收超高壓架空線路的容性充電功率，可以起到降低工頻暫態(tài)過電壓和限制操作過電壓的作用，能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少線路中傳輸?shù)臒o功，提高輸電效率；還能降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓利于系統(tǒng)同期，有利于消除同步電機(jī)帶空載長線路可能出現(xiàn)的自勵(lì)磁現(xiàn)象。低壓電抗器通常分組裝設(shè)于超高壓變電所主變壓器的低壓側(cè)，作用是維持無功平衡。當(dāng)高壓電抗器裝設(shè)容量不足或裝設(shè)高壓電抗器有困難時(shí)，裝設(shè)低壓電抗器可以起補(bǔ)足作用，按無功平衡的需要進(jìn)行分組投切，運(yùn)行靈活，投入低壓電抗器還可以抑制輕負(fù)荷時(shí)母線電壓升高。

GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：對(duì)油浸式并聯(lián)電抗器內(nèi)部及其引出線的相間和單相接地短路，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。對(duì)于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)而言，其關(guān)鍵問題是防止CT暫態(tài)飽和所引起縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，目前在工程上常用的方法是采用比率制動(dòng)特性和二次諧波閉鎖。即便如此，仍時(shí)常發(fā)生因CT飽和而引起的誤動(dòng)事故，需要引起繼電保護(hù)工作者的關(guān)注。下面主要討論低壓電抗器CT飽和所引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題。

1 分 析

某500 kV變電站在變壓器低壓側(cè)投入并聯(lián)電抗器時(shí)，電抗器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)跳閘。該電抗器保護(hù)采用兩折線比率制動(dòng)特性，差動(dòng)電流定值為1.0 A，拐點(diǎn)電流為4.0 A，比率制動(dòng)斜率為0.5。二次諧波閉鎖定值為15%。差動(dòng)電流Icd=|I1+I2|，制動(dòng)電流Izd=|I1=I2|/2，其中I1為電抗器第1側(cè)電流，I2為電抗器第2側(cè)電流，I1和I2均以指向電抗器為正方向。

圖1和圖2分別是電抗器保護(hù)裝置所記錄的電抗器兩側(cè)電流波形。可以看出，在投入電抗器后，三相電流含有明顯的直流分量成分，第1側(cè)電流波形比較正常，但第2側(cè)A相和C相電流波形在150 ms開始直流分量迅速衰減，呈現(xiàn)出明顯的CT暫態(tài)飽和的特征。經(jīng)計(jì)算差動(dòng)電流波形如圖3所示。

圖1 電抗器第1側(cè)三相電流

圖2 電抗器第2側(cè)三相電流

圖3 電抗器三相差流波形

差動(dòng)保護(hù)在215 ms判定A相和C相差動(dòng)動(dòng)作，并發(fā)出跳閘命令，在200 ms至250 ms期間，差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的比率制動(dòng)軌跡如圖4所示，差動(dòng)電流二次諧波含量如圖5所示。在此時(shí)間范圍內(nèi)，差動(dòng)電流二次諧波含量均小于15%，在215 ms時(shí)刻A相二次諧波含量為6.5%，C相二次諧波含量為11%，二次諧波未能閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

圖4 三相差動(dòng)電流比率制動(dòng)軌跡

圖5 A相和C相差動(dòng)電流二次諧波含量

2 對(duì) 策

避免CT飽和可能引起的保護(hù)誤動(dòng)一直是困擾差動(dòng)保護(hù)可靠性的主要問題。本次事故表明采用比率制動(dòng)特性和二次諧波閉鎖仍難以有效地避免CT飽和引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，特別是在較小的制動(dòng)電流情況下的CT飽和問題需要在保護(hù)算法上采取額外的補(bǔ)救措施。

從圖3可以看出：在CT逐漸飽和的過程中，差動(dòng)電流逐漸增大，且差動(dòng)電流波形偏向時(shí)間軸的一側(cè)，A相和C相差流均符合這個(gè)特征。因此，提出如下補(bǔ)充判據(jù)：

(1)

圖6 改進(jìn)后的三相電流比率制動(dòng)軌跡

根據(jù)上述算法，對(duì)電抗器差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后再未發(fā)生電抗器差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)事故。

傳統(tǒng)的比率制動(dòng)特性很難避免電流幅值較小情況下的CT飽和引起的誤動(dòng)，特別是在差動(dòng)電流門檻定值較小的情況下。較小的差動(dòng)電流門檻定值雖然可以提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，但也降低了差動(dòng)保護(hù)的安全性，容易引起保護(hù)誤動(dòng)作，在進(jìn)行整定計(jì)算的時(shí)候需要綜合考量。

由于一次系統(tǒng)運(yùn)行和故障情形的多樣性，單純依靠保護(hù)裝置自身的CT飽和閉鎖判據(jù)以及比率制動(dòng)特性本身對(duì)CT飽和的抵抗力很難適應(yīng)所有情形下的CT飽和。對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式電流互感器，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)盡量選取相同型號(hào)的CT以減少不平衡電流及CT飽和的影響。新型的電子式互感器不存在CT飽和問題，采用新型的電子式互感器才是徹底解決CT飽和問題的根本辦法。

3 結(jié) 語

目前，工程上普遍依靠比率制動(dòng)特性和二次諧波閉鎖來避免差動(dòng)保護(hù)的CT飽和誤動(dòng)，該方法在電流幅值較小且發(fā)生CT飽和情況下，容易發(fā)生誤動(dòng)。通過一起電抗器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故的詳細(xì)分析，指出小電流情況下CT暫態(tài)飽和是引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的根本原因，并提出了一種改進(jìn)的差動(dòng)保護(hù)算法，該算法利用差動(dòng)電流中的直流分量與基波分量的幅值來確定修正系數(shù)，進(jìn)而得到修正后的差動(dòng)電流。理論和實(shí)踐表明，使用該方法可以避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故。此外，建議適當(dāng)提高差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)電流門檻定值；采用電子式互感器，才能在根本上徹底解決CT飽和引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題。

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