110kV主變差動保護(hù)誤動作事故淺析

謝小聰

摘 要：差動保護(hù)屬于繼電保護(hù)的一種類型，首先輸入電流互感器（TA）兩端電流的矢量差，達(dá)到設(shè)定動作值就會啟動動作元件，實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)目標(biāo)。本文首先介紹了差動保護(hù)的原理和誤動作原因，然后分析了110kV主變差動保護(hù)誤動作事故，最后總結(jié)了相關(guān)防范措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：110kV主變；差動保護(hù)；誤動作；防范措施

在電力系統(tǒng)中，變壓器是一個(gè)重要的設(shè)備，一旦主變內(nèi)部發(fā)生故障不能及時(shí)動作，就可能造成設(shè)備損壞，甚至影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行。在差動保護(hù)動作區(qū)，包括主變本體、CT和變壓器引出線等，該區(qū)域發(fā)生故障后能及時(shí)動作，其它區(qū)域則閉鎖不動作。在實(shí)際應(yīng)用中，由于多種因素的影響，差動保護(hù)可能發(fā)生誤動作，以下結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行探討。

1.差動保護(hù)的原理和誤動作原因

1.1 原理

差動保護(hù)的理論基礎(chǔ)是基爾霍夫電流定理：變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，理想狀態(tài)下輸入電流和輸出電流是相等的，此時(shí)差動繼電器不動作；一旦變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，此時(shí)故障點(diǎn)會出現(xiàn)短路電流，差動繼電器就會動作。從保護(hù)范圍來看，主要包括以下幾點(diǎn)：①引出線和內(nèi)部繞組線圈的相間短路；②繞組匝間短路故障；③接地系統(tǒng)中的線圈和引出線發(fā)生接地故障；④變壓器CT故障。

1.2 誤動作原因

差動保護(hù)動作跳閘的原因，主要包括[1]：①主變及套管引出線發(fā)生短路；②保護(hù)二次線故障；③電流互感器短路或開路；④主變內(nèi)部故障；⑤保護(hù)裝置誤動。具體到誤動作原因，一是勵磁涌流引起的；二是區(qū)外故障引起的；三是區(qū)內(nèi)故障引起的，例如：①變壓器運(yùn)行時(shí)，各側(cè)額定電流差異大；②變壓器一側(cè)帶有分接頭調(diào)節(jié)，電壓發(fā)生變化；③電流互感器本身誤差，或不同型號引起的誤差；④諧波和非周期分量對電流互感器產(chǎn)生的影響；⑤不同類型的負(fù)載導(dǎo)致各側(cè)電流的相位發(fā)生偏差。

2.110kV主變差動保護(hù)誤動作事故案例分析

2.1 案例1：二次回路多點(diǎn)接地

某110KV變電站的35KV開關(guān)在大修安裝期間，2#主變差動保護(hù)動作跳閘，跳開2#主變高、低壓側(cè)開關(guān)?，F(xiàn)場情況：2#主變保護(hù)裝置的動作行為如下：11：05：55：819000000ms差動保護(hù)啟動，00193ms差動保護(hù)出口，故障錄波顯示35KV側(cè)電流回路V相突變電流為3.54A，引起的差動電流高于動作值1.1A，滿足保護(hù)動作出口的條件。檢查差動二次電流回路，可見主變保護(hù)屏側(cè)差動電流回路的中性點(diǎn)N端接地，開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)還有電流回路N端接地點(diǎn)，且一次設(shè)備、二次設(shè)備共用接地扁鐵接地。2#主變保護(hù)跳閘時(shí)，工作人員正常施工，焊工正在焊接主變中壓側(cè)的開關(guān)接地引線，電焊一次就出現(xiàn)主變動作。

分析其原因，其一變電站沒有采取二次回路抗干擾措施；其二存在多個(gè)接地點(diǎn)；其三接地網(wǎng)的等電位面不理想，不同位點(diǎn)會產(chǎn)生電位差[2]。因此，電焊作業(yè)時(shí)，電弧電流較大注入一次地網(wǎng)，此時(shí)地網(wǎng)電位差串入2#主變差動回路，產(chǎn)生V相突變電流2.54A，并引起主變差動保護(hù)誤動作。

2.2 案例2：各側(cè)流變極性不一致

某110KV變電站的1#主變在恢復(fù)送電時(shí)，工作人員停用主變保護(hù)跳閘壓板，差動保護(hù)壓板投入，1#主變帶35KV母線的負(fù)荷正常。在帶負(fù)荷向量測試時(shí)，1#主變差動保護(hù)動作，跳閘出口未投入，因此主變高、中壓側(cè)開關(guān)未跳閘。分析故障錄波波形，可見CPU啟動至保護(hù)動作跳閘這一時(shí)段內(nèi)，高、中壓側(cè)的負(fù)荷均處于正常范圍，沒有形成突變的故障相電流，此時(shí)差動電流DI=0.3Ie，滿足差動保護(hù)動作條件，并延時(shí)160ms動作。檢查發(fā)現(xiàn)，高、中壓側(cè)的電流波形相位一致，不滿足各側(cè)負(fù)荷特性。正常情況下高壓側(cè)、中壓側(cè)分別屬于電能送端和受端，因此負(fù)荷方向相反，電流方向相差180度?；诖?，初步判斷是高壓側(cè)和中壓側(cè)的流變極性不一致引起的。

進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，35KV段母線開關(guān)柜在改造時(shí)，I段母線開關(guān)閘、流變均更換，驗(yàn)收時(shí)線路開關(guān)流變P1以母線為極性端；校驗(yàn)時(shí)工作人員誤認(rèn)為所有流變均以母線側(cè)為流變P1端，流變的一次、二次極性為同級性。實(shí)際上，主變中壓側(cè)的引線在連接時(shí)，P1指向變壓器，和以母線側(cè)為極性相反，導(dǎo)致中壓側(cè)流變極性和高、低壓側(cè)不一致，當(dāng)負(fù)荷電流提高至一定數(shù)值，就導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。

2.3 案例3：SV接收軟壓板未投入

某110KV智能變電站，2#主變差動保護(hù)動作，跳開主變3個(gè)開關(guān)，具體情況如下：2#主變保護(hù)A柜928ms縱差差動保護(hù)動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)；B柜929ms縱差差動保護(hù)動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。通過分析故障錄波數(shù)據(jù)，可見錄波均有差流，分析數(shù)據(jù)顯示2#主變的低壓側(cè)電壓、電流均為0，而且未發(fā)生零漂現(xiàn)象，但故障錄波器卻有采樣數(shù)據(jù)。查詢保護(hù)裝置SOE變位信息后，發(fā)現(xiàn)2#主變差動保護(hù)動作時(shí)，SV軟壓板均處于退出位置，導(dǎo)致低壓側(cè)的數(shù)據(jù)異常。因此，本次故障是因?yàn)橹髯兊蛪簜?cè)母線設(shè)備發(fā)生相間短路，繼而引起穿越性故障電流，造成高壓側(cè)電流劇增，低壓側(cè)電流未采集到區(qū)外故障電流，因差動電流最終造成差動保護(hù)誤動作。

3.主變差動保護(hù)誤動作的防范措施

3.1 落實(shí)施工驗(yàn)收制度

第一，施工期間，加強(qiáng)一次、二次交叉作業(yè)管理，確?；芈窓z查無異常，才能進(jìn)行電焊作業(yè)。第二，在電流二次回路工作中，要徹底斷開保護(hù)裝置的電流端子連接片，落實(shí)隔離措施，不能使用臨時(shí)接地線，防止干擾信號影響差動保護(hù)裝置[3]。第三，規(guī)范主變差動帶負(fù)荷向量測試工作，測試前停用差動保護(hù)壓板。第四，和主變相關(guān)的電流互感器二次回路，恢復(fù)送電前進(jìn)行極性試驗(yàn)，避免極性接反引起的差動保護(hù)誤動作。

3.2 制定抗干擾措施

以《國家電網(wǎng)公司18項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》為依據(jù)[4]，將繼電保護(hù)作為一項(xiàng)重點(diǎn)，二次電纜的溝道敷設(shè)截面大于100mm2，建成完善的等電位接地網(wǎng)；開關(guān)場的端子箱內(nèi)，采用截面在100mm2以上的裸銅排，并且利用銅纜連接等電位接地網(wǎng)；公用電流互感器的二次繞組和二次回路，只能在保護(hù)柜內(nèi)一點(diǎn)接地。此外，制定電流互感器的極性接線規(guī)則，主變各側(cè)電流互感器的極性以母線側(cè)為準(zhǔn)。如果電流互感器一次指向母線側(cè)、二次指向主變側(cè)，應(yīng)在差動保護(hù)柜內(nèi)一點(diǎn)接地。

3.3 加強(qiáng)軟壓板管理

在智能變電站中，SV采樣軟壓板應(yīng)該和一次設(shè)備同步動作，即一次設(shè)備投入，軟壓板也應(yīng)該投入；一次設(shè)備退出，軟壓板也應(yīng)該退出[5]。工作人員在操作中，應(yīng)該落實(shí)操作票制度，將SV投入軟壓板列入操作票。開關(guān)開啟時(shí)，和開關(guān)對應(yīng)的SV投入軟壓板退出；開關(guān)閉合時(shí)，SV投入軟壓板投入。如此，能避免開關(guān)投入運(yùn)行時(shí)，而SV投入軟壓板退出的隱患。

結(jié)語：

綜上所述，差動保護(hù)裝置，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要元件，文中結(jié)合主變差動保護(hù)誤動作事故案例，探討了事故發(fā)生原因，包括二次回路多點(diǎn)接地、各側(cè)流變極性不一致、SV接收軟壓板未投入等。對此，電力工作人員應(yīng)該落實(shí)施工驗(yàn)收制度、制定抗干擾措施、加強(qiáng)軟壓板管理，以提高變電站的運(yùn)行性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付威.110kV主變差動保護(hù)誤動作分析[J].電子世界，2016，（6）：128-129，133.

[2] 郭婷，林思思.一起雷擊線路引起主變差動保護(hù)誤動的分析[J].海峽科學(xué)，2012，（8）：90-92.

[3] 黃華.110kV變電站增量差動保護(hù)誤動原因淺析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（15）：2.

[4] 霍思敏，湯吉鴻，徐宇新， 等.一起復(fù)雜事故的保護(hù)動作行為分析[J].電力自動化設(shè)備，2012，（3）：145-148.

[5] 熊友紅，鄔守鑫.一起110 kV線路差動保護(hù)誤動事故分析[J].電力系統(tǒng)裝備，2014，（5）：66-67.