主變差動保護誤跳閘事件分析

程遠昊，宋 強

(1.國網河南省電力公司修武供電公司，河南 修武 454350；2.國網河南省電力公司焦作供電公司，河南 焦作 454000)

0 引言

近年來，基建變電站數量不斷增加，趕工期、趕進度給電網安全運行帶來不少隱患及壓力。特別是基建現場存在著電流互感器二次組別接線錯誤，運行設備難以把控，安全風險較大，事故處理難等一系列新情況，任一基建環節的疏忽都可能構成變電站的重大安全隱患，甚至引發電網事故。

下面通過對一起主變差動保護誤跳閘事件進行分析，找出誤動作的原因，提出解決措施，為繼電保護專業提供借鑒。

1 設備概況

35 kV寧城變運行主變2臺，通過35 kV云寧線帶負荷運行，田寧線熱備用，1號、2號主變并列運行，35 kV無分段開關，直接連接，10 kV分段寧100開關運行。

1號主變保護裝置型號為許繼電氣WBH821/R1，版本號V2.75，比率制動式差動保護是變壓器的主保護，能反映變壓器內部相間短路故障、高壓側單相接地短路及匝間層間短路故障，同時采用二次諧波制動原理，用以躲過變壓器空投時勵磁涌流造成的保護誤動。

2 故障簡介

2020-07-02T14：00左右，寧城變遇到百年不遇的狂風暴雨惡劣天氣，風力達到8級以上，造成了寧城變10 kV寧12北環線相間過流Ⅱ段動作跳閘、1號主變比率差動C相保護動作，寧12開關、1號主變寧351開關、寧101開關跳閘。

3 現場檢查

對寧城變進行檢查，對主控室后臺機所顯示數據進行查看，10 kV寧12北環線動作記錄顯示：相間過電流Ⅱ段跳閘，Ia=23 A，Ic=25A(過流Ⅱ段定值：18.2 A，0.2 s)，保護動作正確。

檢查1號主變保護屏差動保護裝置，報告記錄顯示：比率差動C相動作，其中高壓側電流：Iah=10.64 A，Ibh=15.91 A，Ich=8.91 A；低壓側電流：Ial=16.41 A，Ibl=15.07 A，Icl=2.02 A。相差動啟動電流、制動電流：Iopa=10.3 A，Irea=29.96 A；Iopb=8.39 A，Ireb=27.86 A；Iopc=2.14 A，Irec=3.16 A。主變差動保護定值：最小動作電流2.06 A，最小制動電流3.3 A，比率制動系數K為0.5，差動平衡系數2.076。

故障錄波圖形顯示高壓側三相電流波形均發生了畸變，初步判斷系電流互感器二次飽和引起，對1號主變保護裝置背端，351端子箱、351開關柜二次回路接線進行檢查，發現該高壓側開關為直斜式SF6開關，裝設LW8-40.5內附式套管型電流互感器。

斜段靠近線路側，斜端3LH，7LH，11LH（0.5級），接入差動保護用441回路；4LH，8LH，12LH (10P級)，接入測量用421回路。

直段靠近主變側，直端1LH，5LH，9LH (0.2級)，接 入 高 后 備 保 護 用431回 路，2LH，6LH，10LH (10P級)，接入計量用411回路。

差動保護與測量、高后備保護與計量二次繞組交叉使用，是導致主變差動保護誤動作的主要原因。

4 誤動原因分析

4.1 差動保護原理

WBH821/R1變壓器保護裝置差動保護動作特性如圖1所示。

圖1中陰影部要經過勵磁涌流判別、TA斷線判別后才出口。

圖1 比率差動動作特性

差動動作方程如下：

4.2 差動元件動作行為分析

根據保護裝置報告顯示實測電流，計算有關參數如表1所示。

表1 差動元件參數值

A相Iopa=10.30 A，Iresa=29.96 A，Icda=15.39 A，Iopa＜Icda，A相差動不動作；B相Iopb=8.39 A，Iresb=27.86 A，Icdb=14.34 A，Iopb＜Icdb，B相差 動 不 動 作；C相Iopc=2.14 A，Iresc=3.16 A，Icdc=2.06 A，因為Iresc＜Iremin，故只需要Iopc>2.06 A即可動作，C相差動動作出口。

這也是為什么A相、B相保護雖然實測電流很大，但因為制動電流大的原因沒有動作，而C相因為制動電流小于拐點電流，故Iopc只需要大于Iopmin，即可動作。

5 差動保護平衡系數的調整

5.1 帶負荷不平衡電流檢查

電流互感器二次繞組調整接線正確后送電，現場帶負荷檢查電流如下。

高壓側負荷電流：Iah=1.561 A，Ibh=1.551 A，Ich=1.534 A；低 壓 側 負 荷 電 流：Ial=1.428 A，Ibl=1.389 A，Icl=1.395 A；三相差動電流、制動電 流：Iopa=0.192 A，Irea=2.873 A，Iopb=0.186 A，Ireb=2.785 A，Iopc=0.185 A，Irec=2.783 A。

三相不平衡電流過大，對裝置檢查電流相位均正確，需進一步分析不平衡電流過大的原因。

5.2 差動保護平衡系數復核

微機型變壓器差動保護大都采用平衡系數的方法來對各側電流幅值進行校正。

檢查差動平衡系數為2.076，對差動平衡系數復算如下。

35 kV/10 kV變壓器額定容量為10 000 kVA，變壓器采用Y/△-11接線，TA二次采用△/Y接線，高壓側TA變比為200/5，低壓側TA變比為800/5。

式中：InH，InL分別為高、低壓側一次額定電流；inH，inL分別為變壓器高、低壓側經二次接線系數調整后二次電流；Kcom為變壓器TA二次接線系數，三角形接線星形接線Kcom=1。

WBH821/R1差動保護平衡系數以主變高壓側二次電流為基準，則差動平衡系數為：

原平衡系數計算時，采用的額定電壓為35 kV/10.5 kV，符合DL/T 648—2012《大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則》中關于平衡系數計算時使用各側額定電壓的規定。而實際低壓側運行電壓為10 kV，造成了該變壓器正常運行時差流偏大。這可能也是區外故障差動保護誤動作的一個因素。

6 解決措施

(1) 調整電流互感器二次準確度級，徹底消除TA二次回路誤接線錯誤。計量使用直端1LH，5LH，9LH次級(0.2級)，測量使用斜端3LH，7LH，11LH次級(0.5級)，差動保護使用斜端4LH，8LH，12LH次 級(10P級)和 直端2LH，6LH，10LH(10P級)，高后備保護使用直端2LH，6LH，10LH次級(10P級)。

(2) 按低壓側實際運行電壓10 kV修正平衡系數為S=1.979。帶負荷不平衡電流分別為Iopa=0.063 A，Iopb=0.064 A，Iopc=0.057 A，不 平衡電流大幅下降。

7 結束語

以上分析了主變比率制動差動保護動作的判據，并對目前廣泛應用的主變壓器差動保護差流動作值、平衡系數進行了計算分析，指出差動保護用電流互感器次級繞組錯用為計量(測量)級情況下，區外故障造成電流互感器急劇飽和引起差動不平衡電流增大；加上差動保護平衡系數整定計算是根據規范按主變額定電壓35 kV/10.5 kV計算的，但實際上主變低壓側母線按10 kV降壓運行，也使得差流增大，導致主變比率制動差動保護在區外故障時誤動作。針對上述情況進行分析論證，提出了解決方案。該文闡釋的電流互感器二次準確度級正確接線的重要性及差動保護平衡系數整定方法，可為提高配電網供電可靠性提供參考。