主变差动保护误动作原因浅析

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主变差动保护误动作原因浅析

柯 伟，李 军，夏敏娟，田大毛

（瑞昌市供电有限责任公司，江西 瑞昌 332200）

江西省瑞昌市供电有限责任公司南林35 kV变电站总容量13000 kVA，因近期负荷增长迅速，遂对#2主变进行扩容改造。本站采用PAS29000型变电站成套保护装置。

1 情况介绍

南林35 kV变电站#2主变进行带负荷冲击投运时曾发生如下现象：当合上10 kV最后一条出线时，差动保护动作。经检查，主变压器本身无故障，引出线及各相关一次设备亦全部正常，判断为差动保护误动作。这一情况使变电站不能按期投入运行。#2主变参数如下：变压器型号为Sz11-8000/35；有载调压为35±3×2.5%；变压器接线方式为Yd11；变压器容量为8000 kVA；电压比为35/10.5 kV。负荷较高的10 kV线路故障时会引起主变差动保护动作。主变运行正常时，负荷超过主变额定容量50%时差动保护动作。

图2 差动保护原理图

· 主变本身原来存在问题；· 电流互感器故障或极性错误；· 二次接线或相序错误；· 故障处理步骤。

2 故障分析

差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理设计的。如图1所示。

3 故障处理

3.1 确认定值是否错误

如果是保护定值错误引起差动误动，应首先对定值重新进行计算。

3.1.1 首先计算比率制动系数

K = K1(Ktx×fi +Δu +Δfph)

式中 K1为可靠系数取1.3～1.5；

K

tx

为电流互感器同型系数，取1；fi为电流互感器允许的相对误差，取0.1；Δu为变压器调压分接头引起的相对误差，取0.15；Δfph为平

图1 差动继电器比率制动特性

衡不精确引起的相对误差，取0.05，则有：K = K1(Ktx×fi +Δu +Δfph) = 1.5(1×0.1 + 0.15 + 0.05) = 0.45，取0.5。3.1.2 差动整定值

差动门坎定值Im的整定应躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，一般按变压器高压侧二次额定电流的0.3～0.5倍整定，即：

Ie= Se/(31/2Uh×Kh)×Khjx

式中 Se为主变容量，8000 kVA；Uh为高压侧额定电压，35 kV；Kh为高压侧互感器变比，200/5；Khjx为高压侧互感器接线系数，取31/2。

Ie = 8000/(1.732×35×40)×1.732 ≈ 5.7，Im = 5.7×0.4 ≈ 2.28，取2.2

。

根据上述计算，确定该主变差动保护的整定值正确无误。至此，由整定值错误引起差动误动的怀疑被排除。

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正常运行及外部故障时，差动回路上的电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有较小的不平衡电流Iumb流过，不平衡电流应尽量小，以确保继电器不发生误动。

当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过继电器的电流为I1与I2之和，即：Ik = I1＋I2 = Iumb 能使继电器可靠动作 ，如图2所示。

根据上述现象分析，本站主变差动保护误动的原因很可能是由以下某种原因引起的：

· 定值错误；· 差动继电器故障；

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3.2 确认差动继电器是否故障

由于对主变差动保护装置缺乏运行经验，为检测方便，用备件替换下了原差动保护装置。检测的过程是这样的：首先对保护装置进行外观检查，确认设备没有表面缺陷；其次检查直流回路，校验交流回路。检测结果是各电路中主要工作点的电压与厂家的参数一致。排除了差动保护装置内部接线错误或故障的可能。3.3 确认主变本身原来是否存在问题

对两台主变的参数进行测试并与出厂报告值比较，检测数据与变压器出厂试验数据基本相同。排除主变本身原来存在问题的可能。

3.4 查验电流互感器本体，校验极性是否错误

根据微机综合保护技术资料，检查变压器两侧电流互感器与综合保护电流端子的连接线，发现实际接线有误。厂家在把变压器高压侧电流互感器和低压侧电流互感器的电流信号与综保连接时位置接反了。但调整接线后差动保护依然误动。

3.5 检查二次接线或相序错误

排除以上可能发生的原因，查出互感器二次侧同极性端子接线错误是导致差动保护误动作的原因。分析如下，在差动保护调试和带负荷运行后，通过调整二次接线可使主变各侧互感器二次侧电流为正相序。但是，主变的联结组别已经发生了变化。以35 kV电压等级主变为例，联结组别正常情况下为Yd11，若主变高压侧接成逆相序，则变为了Yd1。向量图如图3所示。

图4 变压器差动保护三相相序的正确接线

统，差动保护的移相任务多由软件完成。因而，主变各侧互感器二次侧可以全部接成星形。但是，当一次侧为逆相序接入时，虽然通过调整A、C两相的二次接线，使高、低压侧二次电流的相序为正相序，可是通过软件移相后，二次侧的相电压相位非但不能补偿过来，反而滞后于一次侧相电压60°。电流相位同样如此。当主变所带负荷不大时，差流值不大。但是，随着负荷的增长，特别是负荷突然增加时，差流值随着增大，有可能还未来得及发差流越限信号，差动保护就已经发生了误动作。分析故障原因后按照正确的接线方式进行了整改，变压器差动保护三相相序正确接线图，如图4所示。

4 结束语

为防止二次接线或相序错误，提出以下几点建议。安装设备前要认真、仔细核对设备的图纸资料，还应注意电流互感器极性，否则出现故障排除将十分麻烦。排除故障前要列出所有可能引发故障的原因，因为保护系统的故障很可能是多个原因引起的，要全面、仔细地分析，逐个排除可能的因素，缩小故障范围，最终排除故障。

在检修时，检修人员必须配备相应的仪器。此次使用的双钳相位伏安测试仪，就是采用钳形电流互感器转换方式输入被测电流的，它是专为继电保护、计量等二次回路现场测量电压、电流及相位而设计的一款手持式双通道输入测量仪器。可在被测电路不开路的情况下直接测量交流电压和交流电流，还可测量两相电压间、两相电流间和电压电流间的相位。此外，还可用它间接测电路的功率因数和功率，可以判别三相相序。

而传统的功率表做三角图，是根据已知的电压向量上的投影来判断被测电流的方向和大小是否正确，在测量电流IA按规定极性要接入功率表电流端子，在将电压Uab、Ubc、Uac接入电压端子，再读数，通过比例画出六角图。而双钳相位伏安测试仪结构轻巧，使用方便，精度高，耐压更强，查找问题更加方便。在排除类似故障时，能大大缩短时间。

（责任编辑：刘艳玲）

图3 主变高压侧正序、负序向量图

由图3正序电压向量图可以看出，二次侧的相电压超前于一次侧相电压30°（以逆时针方向作正方向）。同样，由负序电压向量图可以看出，二次侧相电压滞后于一次侧相电压30°，对于电流也有类似的情况。在差动保护

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接线中，为了消除因主变连接组别造成的不平衡电流，通常采取相位补偿法进行Y/D转换，即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而把互感器二次电流的相位校正过来。目前，大多数变电站都采用微机综合自动化系

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