110 kV变电站主变压器差动保护误动分析

谢岳

摘 要：变压器是电力系统中的核心设备，其运行状态直接关系到电网的安全性和稳定性。对某110 kV变电站主变压器的差动保护误动事故进行了分析，通过现场试验分析，提出了相应的解决方案，以望为相关单位提供参考和借鉴。

关键词：110 kV变电站；变压器；保护装置；光电交换器

中图分类号：TM407 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.151

随着我国工业化进程的不断加快以及社会经济的快速发展，社会对电力系统的安全、稳定运行也提出了更高的要求。其中，变压器的安全、稳定运行直接关系到电力系统的安全、稳定，因此，为变压器配置可靠的保护装置十分必要。但当前变电站变压器保护误动的事故时有发生，严重影响了变电站的安全、稳定运行。基于此，笔者结合实例进行了分析和介绍。

1 事故概述

某110 kV变电站2号主变压器差动保护动作，主变压器高压侧和低压侧开关跳开。由于主变压器差动录波文件丟失，査看了主变压器后备保护录波文件，其显示差动动作时，主变压器高压测后备无任何异常，低压测后备保护启动元件动作，并启动了低压测后备录波。

2 事故原因分析

本站已运行近20年，于2010年二次系统改造为满足IEC61850标准的数字化变电站。变电站承担火车站、居民区、纺织厂等供电任务，负荷较重。在排除了主变压器故障的情况下，初步判断这是一次主变压器差动误动，就此对除主变压器外的其他相关设备进行了分析和诊断。2号主变压器差动保护动作时，低压侧电流和电压同时出现了很大的尖波，幅值均为负值。经计算，电压和电流的二次采样幅值基本一致，低压侧所有模拟量通道同时出现向下的尖波，主变压器差动计算的差流出现瞬时尖波，造成比率差动保护动作。同时，主变压器高压侧后备保护正常，低压侧后备保护启动，判断为低压侧异常，与高压侧没有关系。

通过就地监控对事故前后操作历史记录进行分析发现，2号主变压器差动动作前进行了远方投电容器操作。调看主变压器低后备保护装置的录波文件记录发现，低压测后备保护启动多次录波，将录波文件的时间和投电容器的时间进行了对比，基本吻合，即每次录波启动时都有投入2号电容器操作。历史记录中2号电容器均正常动作，缺陷记录中无单只熔断器熔断的故障记载，且电容器加装的放电电压互感器（TV）经检测正常，排除了2号电容器本体性能不良、冲击合闸浦流和过电压影响。

3 现场试验

为了确定干扰源，找到解决问题的方法，在现场进行了试验。由于所操作电容器间隔紧邻2号主变压器，所以，对2号主变压器采样系统进行了试验。2号主变压器退出运行，由1号主变压器带全站负荷，并充分采取了相应的安全措施，搭建了试验平台，对2号主变压器低压侧DTI采样数据进行了监视。

2号主变压器低压侧采样系统包括DTK调理单元及小信号传输线。其中，小信号传输线为屏蔽电缆（6根3组S1和S2，S1接入调理单元和ECVT本体，S2接入DTI和调理单元），用测试电脑通过光电交换器（0/E）连接至2号主变压器间隔光交换机，并通过上DTK调理单元及小信号传输线取得采样值。在测试中，使用以下公式来计算差流干扰的大小：

干扰保护电流差=干扰前保护电流-干扰最严重时保护电流. （1）

第1次试验7次，每次对2号电容器进行带负荷投切操作，并记录DTI的采样数据，结果如表1所示。

表1中的1～3组数据为模拟正常情况下的试验数据；第4～5组数据为调理单元去掉S2小信号传输线连接，并将S2小信号传输线接人调理单元端进行短接的数据；第6～7组数据为调理单元去掉S1小信号传输线连接，并对调理单元原S1连接处进行短接时的数据。

由1～3组数据可得，在投2号电容器时，2号变压器低压侧采样值都存在向下的尖波，与实际故障波形相似；4～5组数据DTI和S2小信号传输线工作正常，未受到干扰；而6～7组数据中存在干扰较小，基本可以忽略，再配合4～5组数据得到的结论可认为，调理单元未受到干扰。由此可见，干扰来自投2号电容器投人操作时，S1小信号线受到的干扰，特别是A相干扰最大。

4 解决方案

4.1 2号主变压器的解决方案

经过现场试验确定了2号主变压器解决方案——在调理单元保护信号输出端增加滤波电容。增加的电容和调理单元的输出运放等效电阻构成RC低通滤波回路，该滤波回路的截止频率在10 MHz左右。对于10 MHz以上的信号，该回路就会起到滤波作用，滤掉高频干扰；对于10MHz以下的低频信号，基本没有影响。所以，本次改动对保护信号的精度基本没有影响，更不会对差动保护有影响。

在调理单元中的模拟量输出端（保护用）增加滤波回路后，将2号主变压器投入运行，对电容器进行了3次带负荷投切试验，试验数据如表2所示。从表2可以看出，试验结果良好，保护电流在投切电容器时没有再出现较大尖波，滤波效果很好，可以滤除高频干扰，且对保护信号的影响在允许范围之内，可忽略不计。

2号主变压器通过采取措施整改后，运行至今未再出现误动现象，说明本解决方案可行。

4.2 1号主变压器解决方案

对于1号主变压器存在的问题，如果像2号主变压器一样现场修改调理单元明显不合适。此外，调理单元和互感器为一一匹配关系，如果更换调理单元就面临着重新调整互感器精度的问题，因此，需要一个更加完善的解决方案。经过研究发现，将同样的滤波回路放在DTI交流采集回路中，不仅可以滤掉调理单元前的干扰，且即使从调理单元到DTI的信号线屏蔽受损，信号线受到干扰，也会被滤波回路将高频干扰滤掉。此时，1号主变压器就可通过更换DTI的交流插件消缺，只需要在停止1号主变压器时更换一个插件，DTI的精度调整只需一个测试仪即可完成，不需在一次侧增加工作量。

经过初步测试，修改DTI的交流插件可以实现对高频信号的滤波，且测试结果表明，修改后的插件可以满足保护及测量信号精度的要求。因此，1号主变压器的解决方案就是提供新的DTI交流插件，并在合适的时机更换。

5 結束语

综上所述，差动保护作为变电站变压器保护的核心组成部分，得到了广泛应用，且其正确动作对变电站的安全、稳定运行具有十分重要的意义。因此，相关技术人员要对变电站的变压器继电保护装置误动原因进行分析，采取合理、有效的解决方案处理，从而确保变压器继电保护装置的正确动作，保障电力系统的安全、稳定运行。

参考文献

[1]张丰和.数字化变电站主变压器差动速断保护误动事件分析[J].广西电力，2015（05）.

[2]宋根华，邓雄伟，赵俊.110 kV变电站主变压器差动保护动作原因分析与防范措施[J].安徽电力，2015（01）.

〔编辑：张思楠〕