某變電站主變保護動作分析

馮建偉，萬 路

（華能瀾滄江水電股份有限公司苗尾·功果橋水電廠，云南 大理672708）

0 引言

某水電站裝機容量4×225 MW，保證出力151.3 MW，年發電量40.41億kW·h，年利用小時數4 490 h。工程主要任務以發電為主，按無人值班設計。110 kV某變電站作為該水電站建設時期的施工電源，在電站建設結束后作為該水電站廠用電系統外來電源，對于廠用電系統可靠性具有重要意義。

筆者通過對110 kV某變電站2號主變低壓側短路故障現象、影響及理論分析，綜合主變差動保護裝置在故障時刻電氣量、故障錄波電氣量的相互印證，計算分析、判斷主變差動保護動作的正確性及可能的故障點。

1 事件經過

2018年12月24日10：56，110 kV某變電站監控報出“＜壩區＞計算機監控系統UPS 2號整流柜異常、400 V 1號機組b段進線斷路器4312分閘、400 V 1號機組自用電a、b段聯絡斷路器4310合閘、400 V第1組照明用b段進線斷路器4512分閘、400 V第1組照明用a、b段聯絡斷路器4510合閘、400 V第4組公用電b段進線斷路器4642分閘、400 V第4組公用電a、b段聯絡斷路器4640合閘、400 V第1組公用電b段進線斷路器4612分閘、400 V第1組公用電a、b段聯絡斷路器4610合閘”、信號報出后立即通過監控畫面檢查發現10 kV廠用電Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ段電壓均為零。

運行值班人員隨即對全廠設備進行檢查，檢查發現，12月 24日 10：56：15，某變電站 110 kV 2號主變差動保護動作跳開變電站10 kVⅡ段進線002斷路器及110 kV 2號主變高壓側102斷路器，導致10 kV廠用電Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、變電站10 kVⅡ段失電。

2 現場檢查情況

該變電站110 kV 2號主變轉為冷備用狀態后，專業人員對某變電站110 kV 2號主變保護屏內保護裝置運行情況及二次接線、電流互感器至保護屏二次回路進行了檢查。

2.1 繼電保護裝置檢查情況

該變電站110 kV 2號主變配置南瑞繼保型號為PCS-9671 N的變壓器差動保護裝置，裝置于2015年5月投入運行后未發生任何回路、硬件缺陷與異常。

依照編號為《110 kV某變電站-110 kV 2號主變-PCS-9671 N差動-201501》的定值單對該變電站110 kV 2號主變保護裝置定值進行檢查，裝置現行定值與定值單完全一致。

經現場校驗，該變電站110 kV 2號主變配置南瑞繼保型號為PCS-9671 N的變壓器差動保護裝置比率差動保護及差動速度保護功能正常。

2.2 保護電流回路檢查情況

PCS-9671 N變壓器差動保護裝置使用的兩組電流量分別為主變高壓側電流互感器1 LH線圈（100/5 10 P20級）和主變低壓側12 LH線圈（1000/5 10 P20級）。經現場檢查，電流互感器1 LH線圈二次接線經102斷路器端子箱轉接后接入2號主變保護屏，端子接線緊固，主變低壓側12 LH線圈二次接線經002斷路器柜內端子排轉接后接入2號主變保護屏，端子接線緊固。

為確保CT二次回路正常，采用繼電保護測試儀由102斷路器端子箱、002斷路器柜內端子排進行保護裝置采樣測試，保護裝置采樣正常，CT二次回路并不存在異常。

主變高低壓側電流分別接入保護裝置一側、三側電流通道，進行差動計算，主變為YD11接線方式，保護裝置設備參數定值項與此一致，如圖1所示。

圖1 差動保護定值

2.3 差動保護動作正確性檢查

由PCS-9671 N變壓器差動保護裝置整組動作報告可見（圖2），保護動作時，A、B相差動電流為6.624Ie和6.628Ie，均大于差動速動定值6.5Ie。

圖2 差動保護動作報告

3 故障類型分析

3.1 繼電保護波形分析

通過檢查保護動作時的保護波形，見圖3，主變高壓側電流在故障時刻突然增加，A、B相差流幅值相等、相位相反，主變高壓側電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，判斷為A、B相間短路故障。

圖3 差動保護波形

3.2 故障錄波波形分析

通過檢查保護動作時的保護波形，如圖4，故障時刻主變低壓側A、B相電壓下降，主變高壓側電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，低壓側三相電流均為0，則從波形取點計算如下：

IA=9 A∠0°，IB=17.4 A∠180°，IC=8.45 A∠0°；

Ia=0 A，Ib=0 A，Ic=0 A。

則高壓側校正電流為：

可見，A、B相電流幅值基本相等，且方向相反，C相電流較小，符合A、B相相間短路故障的特點。

4 故障位置判斷

通過查看故障錄波，如圖5、6所示故障時刻主變高壓側三相電壓正常，無明顯畸變，低壓側A、B相電壓降為0。故障時刻主變高壓側電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，低壓側三相電流均為0。

圖4 故障錄波波形

圖5 主變高低壓側電壓波形

首先主變差動保護動作，故障點位于主變差動保護范圍內，主變高壓側三相電壓正常，無明顯畸變，故障點位于主變低壓側CT以上區域，結合現場實際情況，封閉母線橋是重點檢查區域。打開封閉母線橋發現主變低壓側架空母線存在A、B相短路的現象。

圖6 主變高低壓側電流波形

5 結語

本文通過對保護裝置錄波、故障錄波裝置錄波數據以及其他故障電氣量的綜合分析，計算故障時的主變高、低壓側電流，判斷故障區域與故障類型，有助于準確判斷故障范圍，方便對于電氣設備故障點的查找。