唐 晉,馬國新，韓志坤

（河南省新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453002）

變壓器在電力系統(tǒng)中占有重要的位置，為保證變壓器的可靠運(yùn)行，在變壓器上裝設(shè)了多套繼電保護(hù)裝置，如果因?yàn)檫@些保護(hù)裝置出現(xiàn)問題而發(fā)生誤動作，將會對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，因此對繼電保護(hù)裝置誤動作進(jìn)行深入分析，是最基礎(chǔ)的要求。

2000年6月19日16:47，外網(wǎng)220 kV變電站一條110 kV線路發(fā)生A相單相接地故障，故障點(diǎn)位于該110 kV線路出口，線路的零序保護(hù)I段、接地距離I段動作，重合閘動作，之后零序I段再次動作跳閘，110 kV線路開關(guān)的保護(hù)裝置正確動作。然而在該線路重合閘后的暫態(tài)過程中，220 kV變電站2#主變A屏的差動速斷保護(hù)發(fā)生了誤動作，導(dǎo)致2#主變220 kV側(cè)、110 kV側(cè)、10 kV側(cè)開關(guān)跳閘。為什么2#主變A屏差動速斷發(fā)生誤動作、而B屏沒有誤動作？與2#主變并列運(yùn)行的1#主變?yōu)楹螞]有發(fā)生誤動作？對此問題應(yīng)進(jìn)行深入研究。

1 保護(hù)配置及接線

220 kV變電站2#主變?nèi)萘?50 M VA，電壓等級為：220/110/10.5 kV，正常運(yùn)行時主變220 kV側(cè)、110 kV側(cè)中性點(diǎn)接地。與其并列運(yùn)行的1#主變無論在容量、電壓等級還是在短路阻抗上與其基本相同。兩臺變壓器配置的保護(hù)完全相同。2#主變配置的A屏和B屏保護(hù)裝置均采用許繼電器股份有限公司生產(chǎn)的W BH-800微機(jī)變壓器保護(hù)裝置。每一屏都集中了主變的全部電器量保護(hù)-比率制動差動保護(hù)和差動速斷保護(hù)以及主變各側(cè)后備保護(hù)。

A屏和B屏保護(hù)配置幾乎相同，僅在比率制動差動保護(hù)的識別勵磁涌流方式上略有差異，分為波形畸變原理或二次諧波原理。但兩屏使用了完全不同的TA，A屏使用了變壓器開關(guān)側(cè)的TA，B屏使用了變壓器本體的套管TA。A屏和B屏差動和后備保護(hù)以及故障錄波器接入的各TA如圖1所示。

圖1 TA接線圖

2#主變B屏差動保護(hù)電纜大約有60 m，A屏差動保護(hù)電纜大約有250 m，A屏差動保護(hù)直流電阻大于B屏。雖然微不足道，但A屏CT負(fù)擔(dān)大于B屏，也對A屏TA的飽和具有一定的影響。

2 故障錄波報告

2＃主變A屏W BH-800微機(jī)變壓器保護(hù)裝置故障錄波報告如圖2所示。

從波形圖中可以很清楚的看到，重合閘后2#主變220 kV側(cè)TA的A相電流波形完全偏移時間軸的一側(cè)，110 kV側(cè)TA的A相電流波形也偏移時間軸的一側(cè)。C相波形畸變，220 kV側(cè)TA的C相電流與110 kV側(cè)TA的C相電流幾乎同相位同方向。狀態(tài)量81的比率制動差動動作是差動速斷動作。這點(diǎn)，可以從下面的錄波報告中得到印證。

圖2 錄波報告

3 保護(hù)裝置動作報告

為了節(jié)約篇幅，不直接引入2＃主變A屏微機(jī)變壓器保護(hù)裝置動作報告，而是從該報告中獲取有價值的數(shù)據(jù)列表如下：

表1重要數(shù)據(jù)列表 (單位：A)

從保護(hù)動作報告中可以看出：

（1）2#主變高壓側(cè)A相電流與中壓側(cè)A相電流之間的相位差，已不是正常的180°，而僅為81°。高壓側(cè)C相電流與中壓側(cè)C相電流的相位差，也不是180°，而變?yōu)?73°。.

（2）由于W BH-801保護(hù)的差動電流，是變壓器各側(cè)電流矢量和，制動電流為最大側(cè)電流，區(qū)外故障I∑≠0，A相差動電流IDA＝17.62 A，A相制動電流IzA=13.97 A，A相動作。C相差動電流IDc＝17.65 A，C相制動電流Izc=11.4 A，C相動作。主變差速定值按照整定規(guī)程的要求取4倍的額定電流即ISD＝12 A，所以差動速斷誤動作。

σ收斂是指不同經(jīng)濟(jì)體間某一變量值的標(biāo)準(zhǔn)差隨時間的推移而逐漸下降，用來反映該變量值的平均離散程度。本文基于標(biāo)準(zhǔn)差的估計方程理論，構(gòu)建地價、房價和物價的σ收斂模型，分析35個大中城市的地價、房價和物價的靜態(tài)差距。σ收斂檢驗(yàn)方程為：

4 主要數(shù)據(jù)列表

為了進(jìn)一步發(fā)掘差動速斷保護(hù)誤動作原因，從故障錄波器分析軟件中調(diào)出110 kV和220 kV故障錄波器在外部故障發(fā)生后即重合閘后1 671 m s采樣點(diǎn)2#主變110 kV側(cè)和220 kV側(cè)的主要數(shù)據(jù)并列表如下：

表2各側(cè)各類電流值 (單位：A)

由上表數(shù)據(jù)可分別計算主變110 kV側(cè)、220 kV側(cè)差流（IA-IB）、直流（IA-IB）以及直流 /差流的值并列表如下：

表3各側(cè)差流值 (單位：A)

由以上數(shù)據(jù)可以分析，在重合閘后故障電流中直流分量所占差流的比重，對于110 kV側(cè)竟達(dá)到119%，對于220 kV側(cè)也已達(dá)到了103.9%。毫無疑問直流分量對于主變差動速斷保護(hù)的誤動作起到了重要的作用。

5 故障情況的基本分析與結(jié)論

與2#主變并列運(yùn)行的1#主變，中性點(diǎn)不接地。由繼電保護(hù)專業(yè)常用的電網(wǎng)故障情況的基本分析可知，在單相接地故障時，短路點(diǎn)各序電流相等且方向一致，均為1/3的故障點(diǎn)短路電流。不難想象，正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中1#主變與2#主變并列分流，減少了通過2#主變的正序電流和負(fù)序電流，鑒于本變電站1#、2#主變參數(shù)基本一致，所以1#主變正序、負(fù)序均可分流50%，而另序電流不能分流而全部通過2#主變。

設(shè)外部故障短路點(diǎn)的短路電流為：Id，則2#主變正序電流：1/6 Id，負(fù)序電流：1/6 Id，另序電流為1/3 Id，三者之和即2#主變通過的短路電流為：2/3 Id，那么1#主變通過的短路電流為1/3 Id。由此可見，并列運(yùn)行的1#主變對2#主變的TA飽和起了緩解的作用，以及中性點(diǎn)接地的變壓器比中性點(diǎn)不接地的變壓器更容易形成TA飽和。

分析得出的結(jié)論是：

（1）2#主變差動速斷保護(hù)是一個簡單的保護(hù)，當(dāng)主變差流大于差動速斷保護(hù)定值時，差流速斷保護(hù)就動作。從裝置的動作報告分析，主變A、C兩相差流為17 A以上，大于差動速斷保護(hù)定值12 A，滿足差流速斷保護(hù)的動作條件。

（2）從裝置錄波圖上看，主變差流產(chǎn)生的原因是因?yàn)?10 kV線路近端A相接地后2#主變高壓側(cè)、中壓側(cè)A、C相電流波形嚴(yán)重畸變，由于差動保護(hù)中差流的計算實(shí)際是各側(cè)電流矢量和的計算，TA飽和后就會產(chǎn)生很大的差流。由于裝置內(nèi)進(jìn)行了星角變換，A相飽和就會造成A、C兩相差流增大。

（3）重合閘后的故障電流中，含有較大的非周期分量和直流分量，故障電流中直流分量所占差流的比重對于110 kV側(cè)竟達(dá)到119%，對于220 kV側(cè)也已達(dá)到了103.9%。（非周期分量偏于時間軸一側(cè)，按指數(shù)函數(shù)衰減，屬直流性質(zhì)），該分量引起的非周期磁通增大，與TA中剩磁磁通方向一致，與交流磁通共同作用，三者疊加，引起了TA的飽和。

（4）兩屏差動保護(hù)所用的TA位置不同，引起直流電阻不同，從而對TA的飽和造成影響。B屏差動保護(hù)電纜大約60 m，A屏差動保護(hù)電纜大約250 m，直流電阻大的A屏差動速斷更易誤動作。

（5）由于1#主變不接地運(yùn)行，僅通過短路電流的1/3，該電流不足以引起差動速斷保護(hù)誤動作。

6 采取的措施

（1）對于150 M W的變壓器，按照整定規(guī)程的要求，差動速斷按照額定電流的2～5倍整定，從本次外部故障差動速斷誤動作差流已達(dá)到17.62 A，是額定電流的5.6倍。許繼電器股份有限公司隨后修改了W BH-800微機(jī)變壓器保護(hù)技術(shù)說明書的電子文擋（尚未形成技術(shù)說明書）有關(guān)差動速斷部分，將技術(shù)說明書中有關(guān)差動速斷保護(hù)的整定原則，按照額定電流的4～8倍整定改為按照額定電流的6～8倍整定。據(jù)此保護(hù)定值，按照廠家要求進(jìn)行了修改。

（2）隨著電力系統(tǒng)的容量不斷增加，故障電流增大，TA飽和的機(jī)會會大大增加，為此不論生產(chǎn)廠家還是設(shè)計部門、運(yùn)行部門應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)對，積極考慮TA的抗飽和能力，以采取相應(yīng)的措施。如選擇合理的出口判據(jù)次數(shù)、數(shù)字濾波算法、選擇數(shù)據(jù)窗的長度、用改進(jìn)的時差法等，以避免因TA飽和引起差動速斷保護(hù)的誤動作。

（3）在設(shè)計或新安裝時，要有意識的選擇較大的CT變比。

（4）盡量減少電纜長度或增加電纜截面，以減少CT二次負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)束語

變壓器差動速斷保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，反映變壓器內(nèi)部的嚴(yán)重故障，一直以來不論是整流型保護(hù)還是數(shù)字式保護(hù)，在原理上沒有什么改進(jìn)。作為動作速度快、選擇性好的變壓器主保護(hù)而長期使用。本文拋磚引玉的目的，是使變壓器差動速斷保護(hù)的誤動作能引起各方的注意，通過對2#主變差動速斷誤動作分析，揭示了外部故障切除后的變壓器勵磁涌流使TA飽和從而引起變壓器差動速斷保護(hù)誤動作的事實(shí)，相信不僅是廠家，包括使用部門，對變壓器差動速斷保護(hù)的認(rèn)識會更深刻，認(rèn)為變壓器差動速斷保護(hù)原理并不是無懈可擊，而確實(shí)應(yīng)加以完善了。

按照廠家的要求，差動速斷保護(hù)的整定按照額定電流的6～8倍取值，是否可以完全躲避？外部故障波形畸變引起的變壓器差動速斷動作，還需要時間的考驗(yàn)和專家的論證。另外，該取值違反了繼電保護(hù)整定規(guī)程的規(guī)定，需要規(guī)程制定者考慮相關(guān)部分的修改。

[1].朱曉華，張葆紅、曾耿暉.220kV電網(wǎng)的繼電保護(hù)整定計算探討[J].繼電器，2005,(33):9-13