一起和應(yīng)涌流引起的主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析

摘要：針對(duì)一起35 kV備自投動(dòng)作過(guò)程中主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的故障情況進(jìn)行了分析。該故障原因?yàn)?5 kV備自投動(dòng)作過(guò)程中的非同期合閘，使得主變鐵芯飽和，從而產(chǎn)生相應(yīng)的和應(yīng)涌流導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。結(jié)合繼電保護(hù)及備自投動(dòng)作信息和故障錄波，對(duì)備自投非同期合閘引起和應(yīng)涌流的過(guò)程進(jìn)行了分析和思考，并提出了技術(shù)改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：備自投;非同期合閘;和應(yīng)涌流;差動(dòng)保護(hù)

0 引言

近年來(lái)，和應(yīng)涌流引起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的情況引起了業(yè)內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。和應(yīng)涌流一般在電網(wǎng)中空投一臺(tái)變壓器時(shí)，在相鄰的并聯(lián)或級(jí)聯(lián)運(yùn)行變壓器中產(chǎn)生。和應(yīng)涌流一般在合閘變壓器涌流持續(xù)一段時(shí)間后產(chǎn)生，該涌流波形特征不明顯且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，容易導(dǎo)致變壓器的涌流閉鎖環(huán)節(jié)失效，造成運(yùn)行變壓器保護(hù)誤動(dòng)作[1]。隨著對(duì)和應(yīng)涌流的進(jìn)一步研究，人們發(fā)現(xiàn)備自投非同期合閘也會(huì)引起和應(yīng)涌流，從而造成變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

本文對(duì)一起35 kV備自投非同期合閘過(guò)程中主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的案例進(jìn)行了分析，并針對(duì)35 kV備自投動(dòng)作對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響提出了相應(yīng)的防誤措施。

1 故障概述

某年10月16日00：28：51，110 kV龍悅站35 kV 31PT發(fā)生高壓保險(xiǎn)熔斷故障，由于110 kV龍悅站35 kV #1變中電流較小，達(dá)不到備自投的有流閉鎖定值，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置滿足無(wú)壓無(wú)流條件后，備自投動(dòng)作，跳開(kāi)35 kV #1變中301開(kāi)關(guān)，合上35 kV #2變中302開(kāi)關(guān)，24 ms后，110 kV龍悅站35 kV龍衛(wèi)線供電的35 kV衛(wèi)河站#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變兩側(cè)開(kāi)關(guān)。

2 故障過(guò)程分析

2.1? ? 故障前運(yùn)行方式

110 kV龍悅站#1主變、#2主變分列運(yùn)行，#1主變、#2主變中性點(diǎn)不接地，#1變中、35 kV龍陂線、35 kV春松線、35 kV龍石線、35 kV龍衛(wèi)線、35 kV車田線掛35 kV I母運(yùn)行，#2變中熱備用，作為35 kV I母?jìng)溆秒娫矗?5 kV備自投投入。35 kV所有出線均有小電源上網(wǎng)。故障前運(yùn)行方式如圖1所示。

2.2? ? 備自投及保護(hù)動(dòng)作時(shí)序

110 kV龍悅站35 kV備自投和35 kV衛(wèi)河站主變保護(hù)的動(dòng)作時(shí)序如下：

00：29：00.666，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置跳閘動(dòng)作;

00：29：00.726，110 kV龍悅站35 kV #1變中301開(kāi)關(guān)分閘;

00：29：01.646，110 kV龍悅站35 kV備自投裝置合閘動(dòng)作;

00：29：01.715，110 kV龍悅站35 kV #2變中302開(kāi)關(guān)合閘;

00：29：01.739，35 kV衛(wèi)河站#1主變差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作;

00：29：01.769，35 kV衛(wèi)河站10 kV #1變低501開(kāi)關(guān)分閘;

00：29：01.796，35 kV衛(wèi)河站35 kV #1變高301開(kāi)關(guān)分閘。

2.3? ? 備自投動(dòng)作行為分析

110 kV龍悅站35 kV部分采用單母接線方式，僅配置有一組PT。110 kV龍悅站35 kV 31PT發(fā)生高壓保險(xiǎn)熔斷故障后，110 kV龍悅站35 kV二次電壓消失。因此，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無(wú)壓?jiǎn)?dòng)條件。

經(jīng)調(diào)取10月16日110 kV龍悅站35 kV #1變中電流的歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，最大電流一次值為22.505 A，35 kV #1變中CT變比為800/5，折算到二次側(cè)為0.14 A，小于備自投裝置的“BZT無(wú)流檢查定值”0.2 A。因此，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無(wú)流檢查條件。

綜上，110 kV龍悅站35 kV備自投滿足無(wú)壓無(wú)流條件后，備自投正確動(dòng)作，跳開(kāi)110 kV龍悅站35 kV #1變中301開(kāi)關(guān)，確認(rèn)110 kV龍悅站35 kV #1變中301開(kāi)關(guān)分位后，合上110 kV龍悅站35 kV #2變中302開(kāi)關(guān)。110 kV龍悅站35 kV I母線恢復(fù)正常供電。

2.4? ? 主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為分析

調(diào)取35 kV衛(wèi)河站#1主變差動(dòng)保護(hù)故障錄波，如圖2所示。由錄波圖可見(jiàn)，主變保護(hù)有明顯的差流，且各側(cè)電流均有不同程度的偏向時(shí)間軸一側(cè)的特點(diǎn)，出現(xiàn)了很大的周期分量和非周期分量，并呈衰減趨勢(shì)，具有明顯的勵(lì)磁涌流特征。

對(duì)主變保護(hù)進(jìn)行動(dòng)作特性分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作軌跡落到了差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)域，主變差動(dòng)保護(hù)滿足動(dòng)作方程，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變兩側(cè)開(kāi)關(guān)。

對(duì)主變保護(hù)進(jìn)行諧波分析，發(fā)現(xiàn)有較大的直流分量，各相二次諧波含量占比分別為5.6%、25.4%和11.5%，有兩相低于二次諧波制動(dòng)系數(shù)定值（35 kV衛(wèi)河站#1主變二次諧波制動(dòng)系數(shù)定值為0.12），從而造成二次諧波制動(dòng)失效。

調(diào)取35 kV衛(wèi)河站#1主變高后備保護(hù)故障錄波，如圖3所示。由錄波圖可見(jiàn)，主變高壓側(cè)電壓在某個(gè)時(shí)刻出現(xiàn)了突變，35 kV母線電壓偏移，從而導(dǎo)致鐵芯飽和，產(chǎn)生和應(yīng)涌流，繼而造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

通過(guò)時(shí)間對(duì)比，發(fā)現(xiàn)110 kV龍悅站35 kV備自投動(dòng)作合閘時(shí)刻和35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移時(shí)刻幾乎相同，由此判斷，110 kV龍悅站35 kV備自投跳開(kāi)110 kV龍悅站35 kV #1變中301開(kāi)關(guān)后，該區(qū)域35 kV系統(tǒng)處于孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，而110 kV龍悅站35 kV備自投合上110 kV龍悅站35 kV #2變中302開(kāi)關(guān)為非同期合閘，從而造成35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移，繼而導(dǎo)致35 kV衛(wèi)河站#1主變鐵芯飽和產(chǎn)生的和應(yīng)涌流使差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

3 解決措施

該事件中，35 kV衛(wèi)河站主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因是110 kV龍悅站35 kV備自投非同期合閘過(guò)程造成35 kV衛(wèi)河站35 kV母線電壓偏移，導(dǎo)致鐵芯飽和產(chǎn)生的和應(yīng)涌流造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。因此，如何避免35 kV備自投非同期合閘成為解決該事件中主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的關(guān)鍵。為此，在備自投動(dòng)作跳閘時(shí)，可以采取聯(lián)切措施，增加聯(lián)切小電源出口，一方面聯(lián)切本站小電源線路，另一方面通過(guò)光纖、4G等通信技術(shù)遠(yuǎn)方聯(lián)切下一級(jí)變電站的小電源線路，避免備自投非同期合閘引起的保護(hù)動(dòng)作。此外，加強(qiáng)PT維護(hù)，避免鐵磁諧振造成PT高壓保險(xiǎn)熔斷，合理安排運(yùn)行方式，減少輕載情況，也可以在一定程度上減少備自投的不必要?jiǎng)幼鳎瑥亩档蛡渥酝斗峭诤祥l風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

和應(yīng)涌流引起保護(hù)動(dòng)作一般在特殊運(yùn)行方式或特殊操作過(guò)程中發(fā)生，目前主變差動(dòng)保護(hù)原理上雖然有二次諧波制動(dòng)和波形識(shí)別制動(dòng)等措施，但對(duì)和應(yīng)涌流還沒(méi)有很好的解決辦法。如果備自投不出現(xiàn)非同期合閘，一般就不會(huì)出現(xiàn)備自投動(dòng)作引起的和應(yīng)涌流。因此，建議在小電源上網(wǎng)的情況下，考慮增加本地和遠(yuǎn)方聯(lián)切小電源的措施，從而避免備自投非同期合閘。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 鄔大為，沈歡慶，侯睿，等.變壓器和應(yīng)涌流對(duì)繼電保護(hù)的影響及其防誤動(dòng)措施的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（14）：121-123.

收稿日期：2020-12-14

作者簡(jiǎn)介：敖健永（1985—），男，廣東陽(yáng)江人，工程碩士，高級(jí)工程師，高級(jí)技師，從事電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行分析及管理工作。