唐 晉,馬國(guó)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(wèn)題而發(fā)生誤動(dòng)作，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，因此對(duì)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)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(dòng)作，重合閘動(dòng)作，之后零序I段再次動(dòng)作跳閘，110 kV線路開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置正確動(dòng)作。然而在該線路重合閘后的暫態(tài)過(guò)程中，220 kV變電站2#主變A屏的差動(dòng)速斷保護(hù)發(fā)生了誤動(dòng)作，導(dǎo)致2#主變220 kV側(cè)、110 kV側(cè)、10 kV側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。為什么2#主變A屏差動(dòng)速斷發(fā)生誤動(dòng)作、而B屏沒(méi)有誤動(dòng)作？與2#主變并列運(yùn)行的1#主變?yōu)楹螞](méi)有發(fā)生誤動(dòng)作？對(duì)此問(wèn)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(jí)為：220/110/10.5 kV，正常運(yùn)行時(shí)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(wú)論在容量、電壓等級(jí)還是在短路阻抗上與其基本相同。兩臺(tái)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(dòng)差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)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(dòng)差動(dòng)保護(hù)的識(shí)別勵(lì)磁涌流方式上略有差異，分為波形畸變?cè)砘蚨沃C波原理。但兩屏使用了完全不同的TA，A屏使用了變壓器開(kāi)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(dòng)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(dòng)保護(hù)電纜大約有60 m，A屏差動(dòng)保護(hù)電纜大約有250 m，A屏差動(dòng)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(duì)A屏TA的飽和具有一定的影響。

2 故障錄波報(bào)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(bào)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(shí)間軸的一側(cè)，110 kV側(cè)TA的A相電流波形也偏移時(shí)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(dòng)差動(dòng)動(dòng)作是差動(dòng)速斷動(dòng)作。這點(diǎn)，可以從下面的錄波報(bào)告中得到印證。

圖2 錄波報(bào)告

3 保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)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(dòng)作報(bào)告，而是從該報(bào)告中獲取有價(jià)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(dòng)作報(bào)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(dòng)電流，是變壓器各側(cè)電流矢量和，制動(dòng)電流為最大側(cè)電流，區(qū)外故障I∑≠0，A相差動(dòng)電流IDA＝17.62 A，A相制動(dòng)電流IzA=13.97 A，A相動(dòng)作。C相差動(dòng)電流IDc＝17.65 A，C相制動(dòng)電流Izc=11.4 A，C相動(dòng)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(dòng)速斷誤動(dòng)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(shí)間的推移而逐漸下降，用來(lái)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(jì)方程理論，構(gòu)建地價(jià)、房?jī)r(jià)和物價(jià)的σ收斂模型，分析35個(gè)大中城市的地價(jià)、房?jī)r(jià)和物價(jià)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(dòng)速斷保護(hù)誤動(dòng)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(jì)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(duì)于110 kV側(cè)竟達(dá)到119%，對(duì)于220 kV側(cè)也已達(dá)到了103.9%。毫無(wú)疑問(wèn)直流分量對(duì)于主變差動(dòng)速斷保護(hù)的誤動(dòng)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(shí)，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(guò)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(guò)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(guò)的短路電流為：2/3 Id，那么1#主變通過(guò)的短路電流為1/3 Id。由此可見(jiàn)，并列運(yùn)行的1#主變對(duì)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(dòng)速斷保護(hù)是一個(gè)簡(jiǎn)單的保護(hù)，當(dāng)主變差流大于差動(dòng)速斷保護(hù)定值時(shí)，差流速斷保護(hù)就動(dòng)作。從裝置的動(dòng)作報(bào)告分析，主變A、C兩相差流為17 A以上，大于差動(dòng)速斷保護(hù)定值12 A，滿足差流速斷保護(hù)的動(dòng)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(dòng)保護(hù)中差流的計(jì)算實(shí)際是各側(cè)電流矢量和的計(jì)算，TA飽和后就會(huì)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(huì)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(duì)于110 kV側(cè)竟達(dá)到119%，對(duì)于220 kV側(cè)也已達(dá)到了103.9%。（非周期分量偏于時(shí)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(dòng)保護(hù)所用的TA位置不同，引起直流電阻不同，從而對(duì)TA的飽和造成影響。B屏差動(dòng)保護(hù)電纜大約60 m，A屏差動(dòng)保護(hù)電纜大約250 m，直流電阻大的A屏差動(dòng)速斷更易誤動(dòng)作。

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

6 采取的措施

（1）對(duì)于150 M W的變壓器，按照整定規(guī)程的要求，差動(dòng)速斷按照額定電流的2～5倍整定，從本次外部故障差動(dòng)速斷誤動(dòng)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(shuō)明書的電子文擋（尚未形成技術(shù)說(shuō)明書）有關(guān)差動(dòng)速斷部分，將技術(shù)說(shuō)明書中有關(guān)差動(dòng)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(huì)會(huì)大大增加，為此不論生產(chǎn)廠家還是設(shè)計(jì)部門、運(yùn)行部門應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)對(duì)，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(zhǎng)度、用改進(jìn)的時(shí)差法等，以避免因TA飽和引起差動(dòng)速斷保護(hù)的誤動(dòng)作。

（3）在設(shè)計(jì)或新安裝時(shí)，要有意識(shí)的選擇較大的CT變比。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

變壓器差動(dòng)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(lái)不論是整流型保護(hù)還是數(shù)字式保護(hù)，在原理上沒(méi)有什么改進(jìn)。作為動(dòng)作速度快、選擇性好的變壓器主保護(hù)而長(zhǎng)期使用。本文拋磚引玉的目的，是使變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)的誤動(dòng)作能引起各方的注意，通過(guò)對(duì)2#主變差動(dòng)速斷誤動(dòng)作分析，揭示了外部故障切除后的變壓器勵(lì)磁涌流使TA飽和從而引起變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)誤動(dòng)作的事實(shí)，相信不僅是廠家，包括使用部門，對(duì)變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)的認(rèn)識(shí)會(huì)更深刻，認(rèn)為變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)原理并不是無(wú)懈可擊，而確實(shí)應(yīng)加以完善了。

按照廠家的要求，差動(dòng)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(dòng)速斷動(dòng)作，還需要時(shí)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(jì)算探討[J].繼電器，2005,(33):9-13