變電站主變差動保護動作故障分析

劉愛兵

（泰安供電公司，山東 泰安 271000）

0 引言

變壓器差動保護是變壓器主保護之一，在區(qū)內(nèi)故障時應(yīng)滿足靈敏度要求快速動作，切除故障點，在區(qū)外故障時應(yīng)躲過干擾且不應(yīng)動作，主變差動保護運行應(yīng)不受運行方式的影響。對中德保護主變差動誤整定引起區(qū)外故障進行原因分析，并提出保護整定建議。

1 故障前系統(tǒng)運行方式

220 kV甲變電站提供給110 kV乙變電站供電電源（進線一）。故障前，電網(wǎng)運行方式為，甲變電站1號、2號主變110kV中性點接地運行，110kV母聯(lián)開關(guān)在合位。110 kV乙變電站，主變差動保護為中德西門子保護，配置7UT512微機型二次諧波制動裝置。該站其運行方式為110 kV進線一帶全站負荷，110 kV內(nèi)橋開關(guān)在合位，10 kV分段開關(guān)在分位（備投投入），1號、2號主變分列運行。由于乙變電站無低壓側(cè)并網(wǎng)線，運行方式應(yīng)為1號、2號主變110 kV側(cè)中性點均在分位。實際運行中，2號主變110 kV側(cè)中性點未分開。

2 故障情況介紹

2007年11月7日13時43分，220 kV甲變電站110 kV丁線路出口3 km處發(fā)生A相金屬性接地故障，其距離I段、零序過流I段保護動作，經(jīng)延時后重合成功。保護動作過程中，110 kV乙變電站2號主變比率差動保護動作，主變高低壓側(cè)跳閘，具體數(shù)據(jù)為：

In為2號主變高壓側(cè)額定電流，In=2.066 A，主變高壓側(cè)CT變比為400/5。

開關(guān)跳閘后，經(jīng)延時，10 kV分段備投動作，10 kV分段開關(guān)合閘成功。

110 kV乙變電站2號主變比率差動保護定值為：差動啟動電流0.3 In，斜率為0.5，二次諧波制動系數(shù)為0.15。

故障后經(jīng)保護、試驗、變壓器各專業(yè)檢查，2號主變油樣、本體、高低壓側(cè)母線及二次回路均無異常情況。

3 保護動作原因分析

3.1 中德保護7UT51型差動保護裝置特點及參數(shù)

110 kV乙變電站主變壓器差動I保護，配置為7UT512微機型二次諧波制動裝置，帶有兩段不同斜率的制動特性，能夠應(yīng)用于各種接線方式的雙繞組變壓器差動保護。7UT512型差動保護裝置對差動特性的處理與國內(nèi)主變差動保護常規(guī)做法并無很大差別，裝置本身還提供給用戶多個輔助的選擇功能，以便在不同的條件下充分發(fā)揮該保護的作用。但是7UT51型差動保護裝置在零序電流的處理上較為獨特，給用戶有3個選擇（通過定值選擇）。

方案1：消除零序（ELIMINATION）

方案2：矯正零序（CORRECTION）

方案3：不處理零序（WITHOUT）

選擇方案1，即通過軟件進行Y/△轉(zhuǎn)換來消除零序，同常規(guī)處理方式一樣，裝置采用 △側(cè)向Y側(cè)相位調(diào)整差流平衡，但在這種情況下，在區(qū)內(nèi)單相接地故障時，由于零序電流不參與差動，使得差動保護靈敏度降低1/3。

選擇方案2，即通過專門引入中性點零序CT電流對各相電流進行較正，每相電流都減去1/3的中性點電流。在區(qū)外接地故障時，中性點電流同外部零序電流同向，處理后消除了零序電流的影響；在區(qū)內(nèi)接地故障時，由于中性點CT零序電流同外部零序電流反向，處理后提高了差動保護的靈敏度。

選擇方案3，針對中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的變壓器，外部故障時沒有零序電流通過，不需要處理零序電流。內(nèi)部接地故障時，全部電流進入差動元件，沒有降低保護靈敏度。

3.2 110 kV乙變電站主變差動保護動作原因

110 kV乙變電站主變差動保護選擇了方案3，即不對零序電流進行任何處理。經(jīng)過事后故障錄波數(shù)據(jù)分析，110 kV乙變電站主變差動保護動作是因為110 kV丁線路發(fā)生單相接地故障而引起的誤動。由于110 kV乙變電站2號主變110 kV側(cè)中性點誤接地，使該站主變高壓側(cè)CT除負荷電流還有零序電流流過，而主變低壓側(cè)為三角型接線，零序電流在△形內(nèi)部形成環(huán)流，低壓側(cè)CT只流過正常的負荷電流，通過故障錄波數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)正常的負荷電流（40 A）還不到零序電流（100 A）的一半。由于零序勵磁電流及變壓器低壓側(cè)三角內(nèi)零序環(huán)流的影響，各側(cè)電流相位的差異使主變比率差動保護動作。

4 保護整定建議

通過以上分析，中德保護廠家針對這次故障提出可以考慮不管中性點是否接地均選用方案1，認為內(nèi)部故障時系統(tǒng)提供的故障電流很大，可以消除零序電流，但是對于內(nèi)部的輕微故障的靈敏度會下降 （是方案3的2/3）。如果供電線路較長，內(nèi)部故障又很輕微的情況下，在理論上存在靈敏度不夠的情況。因此建議對于7UT51型差動保護為提高內(nèi)部故障保護靈敏度，對于零序電流的處理可以根據(jù)中性點的接地方式來整定，即主變中性點接地時選用方案1，主變中性點不接地時，依然選用方案3（不考慮零序電流）。采用這種方案的缺點是在主變操作的時候正好外部發(fā)生不對稱故障，有誤動的可能。

對于RCS978E在裝置內(nèi)部能夠采用方案1（不能整定），采用消除零序電流的方法即I1a=Iah-I0，原因為如果是內(nèi)部故障，而220 kV及以上系統(tǒng)能提供足夠大的故障電流，能夠保證差動保護的靈敏度。其采用這種方法的好處可以明確區(qū)分涌流和故障的特征加快保護的動作速度。并且它還有工頻變化量比率差動保護，此項不需用戶整定。

5 結(jié)語

主變差動保護設(shè)置不當(dāng)必將出現(xiàn)誤動問題，只有將差動保護原理特點及對零序電流的處理原則弄清楚，在保證差動保護滿足靈敏度的前提下進行保護設(shè)置，才能夠降低保護誤動作風(fēng)險。