一起励磁涌流致变压器差动保护误动作事故的分析

宋微浪, 唐 斌, 胡晓骏, 谢雍燊

1. 国家电网福建省电力有限公司 检修分公司 福州 350013 2. 国家电网福建省电力有限公司 经济技术研究院 福州 350012 3. 国家电网福建省电力有限公司 福州供电公司 福州 350009



一起励磁涌流致变压器差动保护误动作事故的分析

宋微浪1, 唐 斌2, 胡晓骏3, 谢雍燊1

1. 国家电网福建省电力有限公司 检修分公司 福州 350013 2. 国家电网福建省电力有限公司 经济技术研究院 福州 350012 3. 国家电网福建省电力有限公司 福州供电公司 福州 350009

针对某500kV主变压器在空载冲击过程中两套差动保护均动作的事故进行了分析，通过一次设备现场检查、保护装置内部数据检查、谐波波形检查等手段，确认原因为励磁涌流导致变压器保护误出口。针对事故原因，提出了加强变压器试验监管的措施，在变压器直流电阻试验后进行强制消磁，进而避免励磁涌流触发差动保护误动作。

变压器； 励磁涌流； 差动保护； 故障

变压器差动保护作为变压器的主保护，在为变压器安全稳定运行提供有力支持的同时，也可能因励磁涌流等原因导致产生误动作[1]。笔者以一起励磁涌流致变压器空载冲击误动作事故为案例，分析了事故发生的原因，并提出相应的解决方案。

1 事故现场检查分析

某500kV变压器在恢复送电操作过程中，其中压220kV侧开关向变压器进行充电，引起变压器两套主变比率差动保护动作，出口跳闸，中压侧开关跳开。现场进行了一、二次设备检查。

1.1 一次设备检查

该主变跳闸后，检查一次设备无异常。获取油色谱在线监测数据，取高、中、低压三部位油样进行检测，试验数据均合格。跳闸时外部中、低压侧无短路电流。根据上述现象，排除了变压器存在放电击穿一次设备故障的可能。

1.2 继电保护设备检查

检查两套RCS-978保护装置，均显示比率差动保护动作，操作箱指示灯显示两组出口跳闸均动作。调阅电子波形，确认为较为完整的正弦波形。保护装置会自动对波形进行处理，滤除直流分量，A相波形近似完整的正弦波。B、C相电流较小，中压侧A相电流最大，且A相电压伴随跌落10%左右，表现出类似A相绕组的故障，且电流没有明显增大的趋势，如图1所示。

查看RCS-978保护动作报告，跳闸时A相差动电流为1.24A、B相差动电流为0.60A、C相差动电流为0.65A，大于差动启动值。A、B两相的二次谐波百分比约为9%，小于二次谐波制动的整定值(15%)，二次谐波闭锁开放比率差动保护，42ms后比率差动保护动作。

保护的差流、差流二次谐波含量、中压侧电压幅值、中压侧零序电流依次如图2、图3、图4和图5所示。

图1 保护装置电子波形

图2 保护差流原始值

图3 差流二次谐波含量

图4 中压侧电压幅值

图5 中压侧零序电流

从录波数据看，整个空载冲击过程中A、B两相谐波含量均比较低，在8%～10%之间；C相谐波含量略高，约为18%。

2 事故原因分析

变压器微机继电保护中常采用二次谐波制动的方式进行逻辑闭锁[2-4]，本案例中，RCS-978保护装置将浮动阈值策略应用在励磁涌流判别中[5]。在这一策略中，二次谐波制动因数可从5%浮动到15%，当变压器A、B、C三相中有一相二次谐波含量超过15%时，保护装置将退出自适应励磁涌流判据，开放差动保护，这样也就导致了空载冲击时保护误动作。

对引起变压器励磁涌流的外部因素进行分析。在停电例检时，变压器直流电阻试验后未充分释放残留在铁心中的剩磁[6]，而变压器剩磁大，励磁涌流工频分量大，二次谐波分量小，对变压器的动态稳定和运行安全十分不利[7]。

综合认为，发生跳闸事故，变压器保护受励磁涌流判据影响是主要原因，而最直接的原因则是变压器高压试验后未进行消磁。

3 采取的应对措施

变压器空载冲击异常跳闸的原因明确后，对变压器剩磁进行充分消除，然后进行联变送电。次日再次用联变中压侧开关冲击联变，成功合闸。第二次空载冲击时故障录波器的波形如图6所示，显示励磁涌流数值明显减小，差动保护可靠闭锁。

图6 联变第二次冲击时中压侧电流和电压波形

4 结论

本起案例中，励磁涌流判据导致变压器空载冲击时误跳闸，直接原因是变压器高压试验后未进行消磁处理，导致变压器铁心内存在剩磁，诱发单相励磁涌流判据条件成立，导致三相误出口。

为避免类似事故再次发生，可以从以下几方面加强防范。

(1) 采纳基于波形识别的新技术[8]，加强励磁涌流与其它短路故障电流的辨识，正确区分励磁涌流与其它短路电流。

(2) 采取消除剩磁法[9]，要求变压器完成各项直流电阻试验后，必须进行消磁试验。

(3) 采取选相分合闸技术[10]，对开关分合闸时间进行控制，合理规避变压器剩磁突变的时间点，消除或减小励磁涌流。

[1] 张明清.变压器差动保护误动原因分析及改进措施[J].上海电气技术，2011，4(2)： 18-22.

[2] 熊小伏,齐晓光,欧阳金鑫.双馈风电机组短路电流对变压器保护二次谐波制动的影响[J].中国电机工程学报,2014,34(13)： 2201-2209.

[3] 李贞,张明珠,倪传坤,等.变压器励磁涌流的自适应二次谐波分相制动方案[J].电力系统自动化,2013,37(6)： 121-124.

[4] 王铁胜,尹忠东.他励式磁控电抗器在不同工作状态下的谐波问题[J].上海电气技术,2016,9(2)： 23-26，30.

[5] 傅伟,赵莉华,梁勇,等.多台变压器空载合闸励磁涌流及其抑制方案的研究[J].电力系统保护与控制,2015，43(1)： 28-33.

[6] 李兴宁,王书杰.基于MATLAB的变压器空载合闸时励磁涌流仿真分析[J].机械制造与自动化,2013,42(6)： 192-193，196.

[7] 冯远程,张浩,郑龙玮.变压器剩磁对设备运行的影响与防范[J].上海电力,2009(3)： 252-254.

[8] 凌光,苏斌.一种基于差流波形特征的励磁涌流识别方法[J].电力系统保护与控制,2015,43(6)： 19-24.

[9] 余克光.电力变压器铁心剩磁检测及消除[J].自动化应用,2012(3)： 73-74，76.

[10] 赵佳,吕家锋.基于分布式神经网络的同步合闸时间预测方法研究[J].上海电气技术,2009,2(1)： 36-39，54.

(编辑： 启 德)

Analyzed the accident of two sets of differential protection devices acting at the same time in the process of non-load impact in a 500kV main transformer. By field inspection of the equipment and a check of the internal data of the protection device and by harmonic waveform inspection, confirmed that it was the magentizing in rush current that caused a misplaced protection in the transformer. Aiming at the cause of the accident, the measures to strengthen the test, supervision and control of the transformer were put forward, after testing the DC resistance of the transformer, the demagnetization should be carried out, so as to avoid the malfunction of the differential protection activated by magentizing in rush current.

Transformer； Magentizing in Rush Current； Differential Protection； Fault

2016年9月

宋微浪(1985— )，男，硕士，工程师，主要从事变压器检修和谐波治理等研究工作， E-mail： swlang147@163.com

TM421

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1674-540X(2017)02-040-04