35kV主变差动保护误动作事故分析

2012-12-17四川省纳溪供电有限责任公司

电子世界 2012年15期

四川省纳溪供电有限责任公司叶继

35kV上马变电站发生一起由于10kV上水线线路三相金属性短路，10kV上水线瞬时电流速断保护动作跳闸，1#主变差动保护误动作出口，分别跳开1#主变高、低压侧开关，造成了全站停电的事故。

1.事故经过

35kV上马变电站事故时接线如下图所示。

2012年5月2日16时14分46秒，10kV上水线线路发生近端三相金属性短路，10kV上水线671开关线路保护装置瞬时电流速断保护动作跳闸，同时1#主变差动保护装置差动保护动作跳闸，分别跳开1#主变高、低压侧开关的差动保护误动作跳闸事故。

2.现场检查情况

2.1 10kV上水线671开关线路保护动作报告(CT变比：250/5)

瞬时电流速断保护动作

2012年5月2日16时14分46秒476

C：63.73A 00085ms

A：65.42A 00085ms

Ic：55.36A

2.2 1#主变差动保护动作报告（CT变比：高压侧300/5、低压侧500/5）

比率差动动作ABC

2012年5月2日16时14分46秒489

Idb：18.69A

录波：T00018 R00083（16时14分46秒477开始）

2.3 正常时差动保护差流及配置

(1)差流值

I1a=0.61A I1b=0.59A I1c=0.58A

I3a=1.35A I3b=1.25A I3c=1.27A

Ida=0.02A Idb=0.02A Idc=0.04A

(2)主变差动单元箱内配置项条目：

主接线：Y/Y/△-11

调整系数：第一侧：1

第二侧：0.00001

第三侧0.82478

通过比对以上数据，上水线671开关瞬时电流速断保护动作时间早于1#主变差动保护动作时间13毫秒，上水线671开关保护属正确动作。

3.事故原因分析

3.1 对1#主变本体全面检查

对主变压器本体、套管及母线，主变高压侧开关、低压侧开关现场全面检查、试验，同时对原试验报告进行了比对分析，认为试验数值符合规程要求。

3.2 对主变压器差动保护整定值的分析

定值设定：差动最小动作电流定值1.15A；差动比率系数定值0.5；二次谐波制动系数定值0.15；差动速断电流定值19.1A。

3.2.1 差动平衡系数的计算

主变压器高压侧平衡系数计算：差动保护平衡系数可以以任意侧为基准，本保护以主变高压侧二次电流为基准，所以高压侧平衡系数为1。

主变压器低压侧平衡系数计算：查阅技术说明书公式如下：

可以计算出平衡系数为0.82478，实际取平衡系数为0.82478。

3.2.2 差动最小动作电流计算

变压器8MVA，35/10kV。由此可以计算出：变压器低压侧一次额定电流为461.89A，低压侧二次电流4.61A。乘以低压侧平衡系数后为3.81A。差动最小动作电流一般取变压器额定电流的30%—50%，本差动保护实际取额定电流的30%，所以，最小动作电流为1.143A，实际整定为1.15A。

3.2.3 比率制动、谐波制动系数和最小制动电流整定

比率制动系数整定为0.5；谐波制动系数整定为0.15均符合技术说明书要求。

3.2.4 差流速断计算

差流速断按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定，实际保护速断动作电流整定值为19.1A。

图1 故障时35kV上马变电站接线图

图2 主变区外故障时低压侧CT饱和录波图

由以上分析计算可知，主变压器差动保护整定值计算是正确的，不会引起保护动作。

3.3 对保护装置的特性试验

继电保护二次班用保护装置试验仪对保护装置的最小动作电流、比率制动系数、二次谐波制动系数及差流速断动作电流进行全面试验，均符合整定计算要求，同时也没有发现电流回路有松动或断线等现象，所以保护装置也不会引起保护动作。

3.4 对主变压器差动回路二次接线的分析

35kV上马变电站于2011年年底全面综自改造，更换了所有二次接线及电流互感器。此次事故分析首先对电流二次回路接线进行清理，由于主变压器采用Y/Δ—11接线方式，因此，两侧电流的同相相位不一致，在正常三相对称的情况下，主变压器低压侧（Δ侧）二次电流超前高压侧（Y侧）二次电流30°，而保护装置要求高、低压侧电流互感器均采用星形接线，两侧同相二次电流存在的相位差由保护装置进行平衡，经检查符合技术要求。

对电流互感器进行核对，发现高压侧测量和保护各用一组电流互感器，而低压侧测量和保护共用一组电流互感器。

测量和保护对互感器性能要求不同，保护用的绕组主要是在系统有短路故障时起作用，短路故障时电流很大，往往是额定电流的几倍到几十倍，在这样大的电流情况下，也要求电流互感器的保护绕组保持一定的测量精度，不发生波形的饱和畸形变化，使保护装置能正确动作。

测量、计量用的互感器二次绕组，主要保证负荷电流在正常额定电流范围内能保持测量精度，当系统出现短路，电流互感器测量值远远超额定电流，但即使测量、计量用的二次绕组误差很大，但短路时间很短暂，保护已经跳闸，对测量、计量的准确度影响不大。总之测量用的互感器要求精度高，保护用的互感器要求抗饱和力强，所以，测量、计量用的二次绕组的准确等级与保护二次绕组的准确等级不同，技术规程要求测量和保护分别使用不同准确级的电流互感器。

调阅故障时1#主变差动保护装置故障录波图如下：

分析此录波图发现，电流A、B、C三相的波形在90°度附近出现一个脉冲尖峰，此尖峰高于原来正常情况下应当输出的电流最大值，负半波与正半波波形相反。

从主变差动动作时的录波图上看，保护动作的原因是：由于主变压器区外故障时，低压侧CT严重饱和，而主变差动保护中差流的计算实际是将各侧电流进行矢量相加，低压侧饱和后就会产生很大的差流，保护整定时考虑一定的抗CT饱和能力，同是为了保证变压器内部发生严重故障时保护能快速动作，差动保护中通常不再增设CT饱和判据，因此当10kV上水线线路发生严重故障时，CT严重饱和造成1#主变差动保护的误动作。