一起變壓器差動誤動事例分析

肖 萍，王 曉，付發云，廖湘凱，黃 玲，周雁冰

（國網湖南省電力有限公司檢修公司，湖南長沙 410000）

0 引言

勵磁涌流的產生主要受勵磁電流影響，其幅值比較大，不采取措施將造成差動保護誤動[1]。為了正確識別變壓器勵磁涌流，在變壓器差動保護中加以勵磁涌流閉鎖判據，目前工程上常用識別方法有二次諧波制動、波形制動。

二次諧波制動利用的是勵磁涌流中二次諧波分量較大特點，以流過差動元件差電流的二次諧波為制動量，辨別短路電流、勵磁涌流，實現勵磁涌流閉鎖。波形制動，利用的是故障時差流基本為工頻正弦波的特點，勵磁涌流時存在大量諧波分量，波形發生畸變。利用算法識別出此種畸變，可識別勵磁涌流[2-4]。

主要通過主變壓器空投時差動保護誤動事例，分析不同廠家變壓器差動保護中二次諧波制動模式的區別，對如何減少主變勵磁涌流誤動進行討論。

1 差動誤動事例分析

某220 kV變電站1#主變為Y/Y/d11接線，配有2套差動保護，型號均為南瑞繼保RCS-978。變壓器檢修完畢后在高壓側進行空載合閘操作，高壓側斷路器合閘后18 ms，跳開主變高壓側610斷路器。

現場檢查一次設備未發現異常；檢查二次設備發現，1#主變高壓側操作箱：第一路跳閘出口跳A、跳B、跳C燈亮；后臺220 kV 1#主變光字：第一套RCS-978E主變保護出口；610第一組跳閘出口。

現場保護工作人員調閱了保護裝置的動作報文和保護錄波文件，1#主變第一套電量保護動作報文如表1所示，差動電流如圖1所示。

表1 1#主變保護動作報文

圖1 主變三相差流

從圖1的波形可以看出，A，B兩相差流為明顯的勵磁涌流波形，C相差流在剛開始的一個周波內與故障波形相似，后面的周波中波形中間逐漸出現歪頭，說明有一定含量的二次諧波。三相差流較大，均超過了0.5Ie，初步判斷本次跳閘是勵磁涌流造成的差動誤動。

核對1#主變差動保護定值（表2），可以看出，第一套差動保護采用二次諧原理識別勵磁涌流，第二套差動保護采用波形對稱原理識別勵磁涌流。

表2 主變差動保護定值

利用波形分析軟件進行諧波分析，三相差流的二次諧波含量如圖2所示。可以看出，C相差流的二次諧波含量在10%浮動，最大為15%，低于二次諧波閉鎖整定值（17%）。南瑞繼保采用分相閉鎖，使得空投1#主變造成其差動保護誤動。

圖2 三相差流的二次諧波含量

2 不同廠家二次諧波制動方法比較

2.1 二次諧波制動原理

根據三相差動電流中二次諧波含量識別勵磁涌流，I2nd>K2xb×I1st。其中，I2nd為每相差動電流中的二次諧波，I1st為對應相的差流基波，K2xb為二次諧波制動系數整定值，一般取0.15～0.20。

目前，在勵磁涌流制動邏輯上一般有2種：一是分相制動，三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件；二是交叉制動，采用或門閉鎖方式，當三相總某相判為勵磁涌流，閉鎖比率差動保護。

2.2 不同廠家二次諧波制動對比分析

南瑞繼保采用分相判別，如RCS-978，其他廠家一般采用或門閉鎖方式，如四方CSC-326、許繼WBH-801。文獻[5]認為，南瑞繼保裝置的電流調整方式采用△→Y變化，最大化的保留了各相的諧波特征，因而采用分相判別。而其他廠家，由于采用Y→△側調整變壓器差動各側TA二次電流相位，各相電流的涌流特征可能因為減法而變化，所以不采用分相判別，一般采用或門閉鎖方式。

分相閉鎖有利于加快變壓器內部區內故障在差動保護動作速度，尤其是空投變壓器內部發生故障時，變壓器帶故障合閘。故障相電流表現為故障特征，非故障相電流表現為勵磁涌流特征，勵磁涌流閉鎖判據采用分相制動，故障相、非故障互不影響。但主變在投運前進行高壓試驗后，給變壓器鐵芯帶來嚴重剩磁，導致空投主變二次諧波含量過低，二次諧波含量未達到定值，無法有效閉鎖差動，造成差動誤動。而或門閉鎖方式優勢在于空投時容易閉鎖，但是可能會因為飽和等原因使得差動拒動[2-5]。

3 防范措施

目前保護對主變勵磁涌流的判斷原理未能兼顧各方面因素，因而不能避免涌流對差動保護的影響[6]。主要解決方案有以下3種。

（1）采用浮動門檻。南瑞繼保978系列為了防止空投主變時差動誤動，采用了浮動門檻技術。空投剛發生時，諧波含量大小很隨機，不能作判別，在空投發生大概20 ms后，二次諧波含量的定值自動降低為整定值的1/3，然后按照固定算法隨時間逐步向用戶的整定值靠近，大概經過80 ms的時間可以浮動到整定值，這可以一定程度躲避諧波含量較低的現象。裝置參數定值單中最后一項為“涌流浮動門檻退出”，實際運行中整定為“0”，使浮動門檻為投入狀態。該方法雖然可以減少誤動，但仍不能根本解決問題，上面的誤動事例正是該廠家的保護裝置。

（2）合理選取二次諧波系數定值。不同容量的變壓器和不同系統產生的勵磁涌流各不相同，在實際整定定值時，應該錄取變壓器多次沖擊過程中勵磁涌流的波形，并統計分析每次沖擊波形中勵磁涌流的大小和二次諧波的含量，作為檢驗定值是否合理以及可否躲過勵磁涌流的重要參考[2]。

（3）加強涌流本質的認識，尋找新的原理和輔助判據彌補目前二次諧波制動的不足。

4 結語

二次諧波制動的變壓器差動保護簡單易行、具有比較成熟的運行經驗，應用效果明顯，可以改善變壓器勵磁涌流誤動。但是，由于實際運行中勵磁涌流的復雜性，目前采用的二次諧波制動判據無論是相制動還是或門制動都還存在一定不足。應加強對勵磁涌流本質的認識，提高識別涌流和故障的準確性。