成莊礦矸井35 kV站主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作分析

常 杰

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦，山西晉城048006）

0 引言

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)該滿足可靠性的基本要求，然而實(shí)際運(yùn)行中仍存在保護(hù)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。這不僅給電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的危害，而且給生產(chǎn)單位帶來(lái)了不必要的損失，尤其是給高瓦斯礦井埋下了事故隱患，增大了風(fēng)險(xiǎn)，威脅到生產(chǎn)安全。本文結(jié)合成莊礦矸井35 kV變電站發(fā)生的一起10 kV線路出口故障主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的事故，分析電流互感器鐵芯磁飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響；并結(jié)合事故情況，就差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的參數(shù)選擇提出了建議，可供相關(guān)人士借鑒。

1 事故現(xiàn)象

2014年8月26日，矸井35 kV變電站10 kV出線主扇510開(kāi)關(guān)過(guò)流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)1#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

2 事故分析

2.1 事故原因調(diào)查

經(jīng)過(guò)初步檢查發(fā)現(xiàn)：主扇510開(kāi)關(guān)所帶電機(jī)發(fā)生短路，而1#主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)無(wú)故障點(diǎn)，因此認(rèn)為1#主變差動(dòng)保護(hù)純屬誤動(dòng)。對(duì)1#主變進(jìn)行了交接試驗(yàn)，主要情況如下：

（1）對(duì)高、低壓側(cè)CT各二次繞組進(jìn)行誤差特性測(cè)試，數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 高壓側(cè)CT誤差特性試驗(yàn)結(jié)果（cos φ=0.8）

表2 低壓側(cè)CT誤差特性試驗(yàn)結(jié)果（cos φ=0.8）

結(jié)果證明銘牌說(shuō)明無(wú)誤，可以進(jìn)一步證實(shí)高壓側(cè)CT二次繞組0.2級(jí)（1S1、1S2）、10P10級(jí)（3S1、3S2）使用錯(cuò)誤。

（2）低壓側(cè)CT進(jìn)行伏安特性測(cè)試，結(jié)果為合格，無(wú)異常。

（3）對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果為合格，無(wú)異常。

2.2 電流互感器準(zhǔn)確級(jí)次的選擇

電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)次，是以最大變比誤差和相角差來(lái)區(qū)分的，準(zhǔn)確級(jí)次在數(shù)值上就是變比誤差限值的百分?jǐn)?shù)。影響電流互感器誤差的因素有：

（1）與勵(lì)磁安匝（I0N1）大小有關(guān)，勵(lì)磁安匝加大，誤差加大。

（2）與一次電流大小有關(guān)，在超過(guò)額定值范圍內(nèi)時(shí)，一次電流增大，誤差減小；當(dāng)一次電流為額定電流的100%～120%時(shí)，誤差最小。

（3）與二次負(fù)載阻抗大小有關(guān)，阻抗增大時(shí)，誤差增大。

（4）與二次負(fù)載感抗有關(guān)，感抗加大（即功率因數(shù)減?。r(shí)，電流誤差將加大，而角誤差相對(duì)減小。

（5）與電流互感器本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，如材料、制造工藝等。

由于電流互感器的誤差限值受到一次電流和二次負(fù)載變化的影響。因此，通常準(zhǔn)確級(jí)次對(duì)應(yīng)的誤差限值是指一次電流為（100%～120%）I1n，二次負(fù)荷為（0.5～1）Sn時(shí)的誤差限值。

在電流互感器二次繞組準(zhǔn)確級(jí)次的選擇上，通常只需要能滿足準(zhǔn)確度的要求即可，但是，保護(hù)回路所用二次繞組還必須滿足過(guò)流要求，即在一次電流成倍增長(zhǎng)時(shí)，仍能將誤差限制在標(biāo)稱值范圍內(nèi)。

0.2 級(jí)屬精密測(cè)量用；電度計(jì)量一般選用0.5級(jí)；電流表計(jì)選用1級(jí)；繼電保護(hù)選用保護(hù)專用級(jí)（10P、5P）；差動(dòng)保護(hù)選用D級(jí)。

2.3 綜合分析

主變差動(dòng)保護(hù)回路接線圖如圖1所示。

圖1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理圖

保護(hù)動(dòng)作條件：i˙2′-i˙2″＞Izd。

系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，主變兩側(cè)電流均小于額定值，高壓側(cè)電流互感器0.2級(jí)計(jì)量繞組精度高，誤差限值為0.2%；低壓側(cè)電流互感器10P級(jí)保護(hù)繞組精度小，誤差限值為10%。差動(dòng)保護(hù)要求誤差限制在10%范圍內(nèi)，符合要求，這樣主變兩側(cè)差流小于整定值，即 i˙2′-i˙2″＜Izd。主變差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。

10 kV出線主扇510開(kāi)關(guān)所帶電機(jī)發(fā)生短路故障時(shí)，此線路電流成倍增長(zhǎng)，差動(dòng)回路中流過(guò)較大的穿越性電流。主變高壓側(cè)使用的二次繞組準(zhǔn)確級(jí)為0.2級(jí)，在一次電流值超過(guò)額定值后，鐵芯迅速飽和，勵(lì)磁電流急劇增加，二次電流值不再增長(zhǎng)，甚至減小，引起此繞組輸出電流值誤差迅速增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了標(biāo)稱值，超過(guò)了10%，無(wú)法正確反映一次電流值；主變低壓側(cè)使用的二次繞組為10P10級(jí)，雖然精度小，但一次電流達(dá)到額定值的10倍時(shí)，仍能將誤差限制在10%以內(nèi)。這樣，差動(dòng)回路中不平衡電流超過(guò)了整定值：i˙2′-i˙2″＞Izd，造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

3 防范措施

為了防止由于不平衡電流的影響造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，制定以下防范措施：

（1）在選用電流互感器時(shí)，除應(yīng)選保護(hù)專用繞組（10P級(jí)或D級(jí)）外，還應(yīng)該適當(dāng)增大電流互感器變比。

增大電流互感器變比，也就是增大一次電流額定值。這樣可以減小過(guò)流倍數(shù)，降低鐵芯的磁飽和度，減小差動(dòng)回路中產(chǎn)生的不平衡電流，有效削弱勵(lì)磁涌流，提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。此方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可以有效提高差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

（2）加強(qiáng)施工管理。

為了避免施工過(guò)程中錯(cuò)接二次線，必須加強(qiáng)施工管理，提高二次接線的正確率。

首先，要選擇有相關(guān)資質(zhì)的施工單位。

其次，施工前要組織技術(shù)人員對(duì)施工單位的圖紙進(jìn)行審核，將存在的問(wèn)題反饋給施工單位，要求及時(shí)整改。

第三，施工過(guò)程中，要做好技術(shù)監(jiān)督，要求施工單位照?qǐng)D施工，不準(zhǔn)隨意改動(dòng)二次接線。

第四，工程完成后，組織技術(shù)人員按照?qǐng)D紙進(jìn)行二次線的驗(yàn)收。然后聯(lián)系公司試驗(yàn)中心（或者有資質(zhì)的試驗(yàn)單位）進(jìn)行設(shè)備交接試驗(yàn)，確保無(wú)誤后再投入運(yùn)行。

[1]中華人民共和國(guó)能源部.進(jìn)網(wǎng)作業(yè)電工培訓(xùn)教材[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

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