一起變壓器縱聯差動保護故障分析

劉建文

摘要：介紹了某110kV變電站變壓器縱聯差動保護故障的原因分析。

關鍵詞：110kV變電站;縱聯差動保護;電流互感器

1引言

對變壓器引出線、套管及內部繞組的短路故障，大型變壓器常裝設縱聯差動保護作為主保護，保護區是構成差動保護的各側電流互感器之間所包圍的部分，縱聯差動保護靈敏度高，能快速切除故障變壓器。

以下是某110kV變電站變壓器縱聯差動保護裝置動作的故障分析，總結了變壓器縱聯差動保護應用中的常見問題及注意事項。

2故障情況簡介

某新建110KV變電站在站內滿負荷運行時主變壓器縱聯差動保護裝置動作，變電站綜合自動化后臺監控裝置顯示比率差動保護動作致變壓器高、低壓側斷路器跳閘。綜合自動化后臺監控裝置顯示在斷路器跳閘前保護裝置曾有差流異常報警，在變電站運維人員尚未來得及處理時，比率差動保護動作引起變壓器高、低壓兩側斷路器跳閘。

3 故障原因分析

該變電站主變壓器型號為SFZ11-100000/110 變比為115±8*1.25%/36.5kV Ynd11結線，uk=10.5%，最大運行方式下變壓器低壓側三相短路時流過高壓側的電流初始值I2k，max為2.89kA，最小運行方式下變壓器高壓側三相短路電流初始值I1k，min為11.35kA，低壓側三相短路時流過高壓側的電流初始值I2k，min為2.72kA。變壓器高壓側電流互感器變比為600/1，采用星型接法，低壓側電流互感器變比為2500/1，采用星型接法。該110kV變電站主變壓器縱聯差動保護采用微機型繼電保護裝置，原理接線圖見圖1。

圖1 變壓器縱聯差動保護原理接線圖

如圖所示，在正常情況下，變壓器低壓側電流的相位超前于高壓側同名相電流30°，如果直接用這兩個電流構成變壓器縱聯差動保護，即使它們的幅值相同也會產生很大的不平衡電流，所以一般由微機保護裝置用軟件進行校正。

由于變壓器兩側變比不一致，因此在正常運行和外部故障時變壓器兩側電流互感器二次側電流幅值不一致，即使經過相位校正，從兩側流入微機保護裝置的電流幅值也不相同，存在不平衡電流，因此在微機保護裝置中需要采用軟件進行幅值校正。

由于變壓器高壓側、低壓側兩側電流互感器不可能做到伏安特性曲線完全一致，因此即使在相位校正、幅值校正后仍可能存在一定的不平衡電流。在微機型變壓器縱聯差動保護裝置中，為提高內部故障時的動作靈敏度及可靠躲過外部故障的不平衡電流，目前一般采用具有比率制動特性曲線的差動元件。

本變電站主變壓器比率差動保護裝置整定值：差動電流啟動值為0.4Ie，比率差動制動系數為0.5，二次諧波閉鎖系數為0.15，差流報警定值為0.2Ie。在變壓器比率差動保護動作后，我們對微機保護裝置比率差動保護整定值重新進行了核算校驗。

經過校驗，比率差動保護整定值能躲過勵磁涌流和外部故障時的不平衡電流，保護靈敏系數滿足要求。

故障發生后，我們從故障錄波裝置調取了主變高壓側、低壓側電流故障錄波數據，故障錄波波形見圖2和圖3。

從故障錄波裝置記錄的變壓器高壓側和低壓側波形看，兩側電流波形都很正常，因變壓器兩側電流互感器之間的故障時變壓器兩側波形一般會有波形畸變，由此判斷可能是繼電保護系統誤動，但比率差動保護整定值經計算沒有問題，因此我們對變壓器兩側波形進行了計算分析：

36.5kV側電流幅值約為0.77A，由此計算110kV側電流幅值為：

約等于故障錄波裝置記錄的110kV側電流波形的幅值（110kV側電流波形的幅值約為0.5A）的一倍，由此我們判斷可能是電流互感器實際變比與保護整定值不一致所致，在對110kV側電流互感器現場實際檢查后，發現該電流互感器為抽頭式雙變比電流互感器，電流互感器變比實際接線為1200/1，對電流互感器接線進行調整后，重新對該變壓器縱聯差動保護裝置進行了調試校驗，現投運正常。

結束語

新建變電站變壓器縱聯差動保護裝置在應用中常因兩側電流互感器選型不合理而伏安特性曲線差異過大、保護整定時電流互感器變比或二次側接線方式與實際不一致等造成保護誤動。因此，變壓器縱聯差動保護裝置的參數錄入前應將電流互感器變比、二次側接線方式等與現場實際設備進行核對，避免出現保護裝置整定參數與實際不一致的情況，且在投入運行前應認真進行繼電保護裝置的調試和校驗，及時對調試中的異常情況進行處理，變電站運維人員對綜合自動化后臺監控裝置的告警信息要認真對待并及時處理，避免因人為原因引起故障跳閘。

參考文獻

[1]國家電網公司繼電保護培訓教材.中國電力出版社.2009.389～434.

[2]工業與民用供配電設計手冊（第四版）.中國電力出版社.2016.516～546.