一起110kV主变差动保护误动事故分析及对策 - 图文

一起110kV主变差动保护误动事故分析及对策

刘春玲 1，吴丽红2，孟祥萍3

（1.宁夏电力公司超高压分公司,宁夏 银川 750001；2. 银川供电局，宁夏 银川 750001；3. 长春工程学院，吉林 长春 130001）

摘要：采用比率制动特性的变压器差动保护具有很高的灵敏度和可靠性，原则上在区外故障时不可能发生误动作。但在实

际运行中由于受诸多因素影响，变压器差动保护误动事故并不鲜见。论文通过介绍一起110kV主变差动继电器SEL387误动事故，分析事故原因并提出了改进措施，可以为相关保护装置运行整定提供参考。

关键词：差动保护 比率制动 误动作 改进措施

Analysis and Countermeasure of an Accident of Differential Protection for the Main Transformer

Chunling Liu 1，Lihong Wu2，Xiangping Meng 3

(1. Ningxia Electric Power Corporation EHV Branch，Yinchuan City, Hui Nationality Autonomous Region, Ningxia 750001；2. Yinchuan Power Supply Bureau，Yinchuan City, Hui Nationality Autonomous Region,Ningxia 750010；3. Changchun Institute of

Technology，Changchun City, Jilin Province 130001) Abstract: Transformer differential protection has higher sensitivity and reliability for adopting differential relay with restraint characteristic, malfunction can’t be happening in theory when fault occurs outside of the conservation district. But in fact, accidents differential protection malfunction are not scarce under numerous influences. By introduce an accident that differential relay using for 110kV main transformer SEL387’s malfunction, the paper analyse accident cause and improvement approach are proposed, it can offer reference for run setting to protective device relevance in power system. Key words: Differential protection; Ratio restraint; Malfunction; Improvement measures

0 引言

为提高故障时的动作灵敏度和可靠躲过外部故障时的不平衡电流，目前的变压器微机保护装置均采用具有比率制动特性的差动元件，原则上在区外故障时绝对不会发生误动作现象。但在实际运行中，由于受电流互感器差动绕组二次回路连接不良或多点接地、变压器两侧电流互感器暂态特性存在差异或饱和特性不一致、以及保护装置定值整定不合适等因素影响，差动保护误动作事故时有发生。

运行实践及统计表明，经常发生的差动保护不正确动作的类型有：正常运行时（系统无故障及无冲击）的误动，区外故障时误动和系统短路故障切除时误动。文章通过介绍一起区外故障引起的110kV主变差动保护误动事故，分析了事故原因并

提出了针对性的改进措施，可以作为系统相关保护装置的运行整定参考。

1 事故描述

1.1事故前电网运行方式

事故发生前110kV水泥变电站＃1、＃2主变分列运行，三侧母联断路器1800、300、600在分位。35kV、6kV分段备用电源自动投入装置投入,主变中性点不接地运行。如图1所示：

基金项目：吉林省科技发展计划项目，合同编号：20080414-1。

银水线花水线1800110kV I母180118026kV II母＃1主变＃2主变602110kV II母60060130130035kV I母30235kV II母6kV I母

图1. 事故前水泥变电站运行方式 Fig.1 Run mode of Shuini substation before fault

水泥变＃2主变电源进线花水线对端220 kV芦花变侧＃2主变110kV侧中性点接地，110kV 母联断路器25100在合位（接线方式参照图3）。 1.2 差动保护配置

110kV水泥变电站＃2主变采用SEL387差动继电器，具有三段折线式比率制动特性。保护装置比率制动特性曲线如图2所示：

IOPOperating Region差动元件的动作区越大，差动保护的灵敏度越高；在比率制动系数和启动电流不变的情况下，拐点电流越大，其动作区越大，差动元件的灵敏度越高；在启动电流和拐点电流不变的情况下，比率制动系数越小，其动作区越大，差动元件的灵敏度越高。 1.3 动作行为

2008年8月28日18时49分57秒403毫秒，220kV芦花变电站25124花洪线、25123花暖线＃58～＃60杆之间遭受雷击，造成线路AB相间短路。80毫秒后，水泥变＃2主变差动保护动作，跳开三侧断路器1802、302、602。差动元件动作参数如表1所示。

水泥变＃2主变差动保护动作后，35kV II母失压，302进线无流，满足35kV分段备自投动作条件，延时3秒合上300分段断路器,35 kV II母恢复带电运行；同时6 kV II母失压，602进线无流，

表1. 差动元件动作参数

Tab.1 Action parameter of differential component

AIOP1 0.68 IOP1 0.72 IOP1 0.68 IRT1 1.07 IRT1 0.99 IRT1 0.58 IOP1/ IRT1 63.6％ IOP1/ IRT1 72.7％ IOP1/ IRT1 117％ 087P 0.3 087P 0.3 087P 0.3 SLP1 40％ SLP1 40％ SLP1 40％ IRS1 1.3 IRS1 1.3 IRS1 1.3 SLP2相 BSLP1相 Restraining RegionC相 IRTO87PIRS1

图2. 差动保护的制动特性曲线

Fig.2 Braking performance curve of differential protection

满足6 kV分段备自投动作条件，延时3秒合上600分段断路器，6 kV II母恢复带电运行。35 kV和6 kV分段备自投动作正确。

其中： O87P为动作电流启动值，整定范围为该侧电流调节比（继电器自动根据变压器容量MVA计算）TAP的0.1～1倍，定值实际整定为0.3；SLP1为I段制动折线百分比率，整定范围5～100%，定值实际整定为40%；IRS1为拐点电流。动作电流IOP与制动电流IRT的求取方法如公式1-1所示：

2 原因分析

2.1 事故诱因

2008年8月28日18时49分57秒403毫秒，220kV芦花变电站25124花洪线、25123花暖线＃58～＃60杆之间遭受雷击，芦花变＃1主变、文萃变＃1主变、盈北变＃1、＃2主变、水泥变＃2主变、镇北堡＃2主变中性点被击穿，芦花变110kV系统由一点接地系统变为多点接地系统。故障后零序电流的分布情况如下图3所示：

IOP??In?1kn

(1-1)

IRT1k??In2n?1

结合图2及公式1-1可以看出：在比率制动系数和拐点电流一定的情况下，启动电流O87P越小，

＃1主变＃2主变I0=56.6I0=60图5.录波电流向量分析图

Fig.5 Vector analyse diagram of recorded current wave

25101110kV I母2510025102110kV II母由此可以判断，CT差动绕组暂态特性较差，故障时由于电流中存在非周期分量和谐波分量，在251152511725120251222512325124I0=5.85I0=5.0I0=7.41I0=12.31I0=76.46I0=80.11花文II线花盈线花水线花镇线花暖线花洪线

图3. 故障后零序电流分布图

Fig.3 Zero-sequence current distribution map after fault

2.2 CT差动绕组暂态特性差造成较大差流

雷击发生后，花水线的零序电流在35ms开始近似正弦规律传入水泥变＃2主变，至113ms时该电流衰变近零值。图4所示为花水线流入#2主变的故障电流录波图。

图4. 花水线故障电流录波图

Fig.4 Fault current recorded wave of Huashui line

利用软件对录波文件进行向量分析，发现故障前的电流角度存在一定偏差：以第一绕组电流为基准，＃2主变为Yyd11接线方式，三侧电流相位应该是0°、180°和210°。而软件分析得到的实际角度分别为：IAW10°、IAW3175°、IAW4224°，如图5所示。

两侧CT暂态特性差异条件下，高压侧二次电流的幅值和相位与中低压侧相比短时（70～90ms）发生了变化，在差动元件中产生了较大差流。此时，流过变压器的制动电流较小，基本上处于无制动状态，保护容易误动作。

2.3 误动原因

通过分析不难看出，雷击线路后，通过花水线流过水泥变＃2主变的是一个穿越性的短路电流，在理想情况下该电流应该为零。但此时受变压器励磁电流影响、各侧CT变比误差及暂态特性不同、各侧电流回路的时间常数不同等诸多因素的影响，流过差动元件的电流约为0.7左右（数据来源于差动保护动作报文及故障录波参数,见图6）。

（a）故障电流录波图 (b) 保护动作报文显示

图6. 故障录波及 故障报文参数

Fig.5 Fault recorded wave and fault message parameters

而此时制动电流不够大，二次谐波、五次谐波在扰动的过程中很快衰减，无法有效闭锁保护，导致差动元件动作。图7所示的故障录波图中，在图示的虚线后面，一周波之后差动元件开始动作，差动保护出口。

图7. 差动电流故障录波图

Fig.7 Fault recorded wave of differential current

3 措施及改进

针对于此次水泥变差动保护误动事故，建议在运行允许的范围内牺牲一定灵敏度，抬高O87P设定值到0.8，这样可以有效防止差动元件动作。对CT差动绕组进行必要的试验，以确证其性能良好、可靠，必要时可以考虑更换CT。

根据以上分析，为提高变压器差动保护动作可靠性，既要保证一次设备和保护装置技术成熟、质量优良，又要确保二次回路正确及良好性，同时还要求对各元件动作值进行合理整定。具体应做好以下几个方面的工作：

1). 选用暂态特性好的电流互感器：选择变压器纵差保护CT时，要保证各绕组的容量和精度要求，优先采用暂态特性较好的TP级电流互感器。对于长电缆连接的二次回路，铜质电缆芯线的截面应不小于4mm2；

2). 严格执行反措要求：所有差动CT二次回路只能有一个公共接地点，且该接地点应设在保护屏上；保护装置安装调试之后或变压器大修后投运之前，要仔细检查CT二次回路，拧紧二次回路中各接线端子，严防二次回路接触不良或开路；定期检查差动CT二次电缆各芯线对地及各芯线之间的绝缘；配线过程中，不要损伤电缆芯线外层绝缘；

3). 科学合理地进行整定计算：在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时，应根据变压器的容量、结构、在系统中的位置以及系统特点，合理而灵活地选择定值，以确保保护动作的灵敏度和可靠性。

4 结论

运行实践表明，过分追求差动保护动作灵敏度及动作的快速性，是一种误区。由于不同原理的比率制动差动保护其整定方法存在差异，所以差动保护的整定应主要根据相应保护装置的整定说明进行。另外，在运行中还要不断积累经验，在条件允许时，可以考虑适当降低保护灵敏度，以适应电网运行方式需要，保证电网的安全稳定运行。 参考文献

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m7d5.html