一起500kV主变过激磁保护误动作事件分析

唐云飞

（南方电网超高压输电公司曲靖局）

一起500kV主变过激磁保护误动作事件分析

唐云飞

（南方电网超高压输电公司曲靖局）

本文介绍了一起500kV变压器由于高压侧电压互感器二次回路中性点电位出现“零点漂移”现象，从而导致变压器过激磁保护误动事件，并分析了导致事件发生的原因，提出了相应防范措施。

变压器；过激磁保护；二次回路；中性点电位；零点漂移

0 引言

变压器由于电压增高或者频率降低，将会出现过激磁状态。变压器过激磁运行会引起铁心饱和以及励磁电流急剧增加，励磁电流的波形还会发生畸变，产生高次谐波，导致变压器内部损耗增大、铁心温度升高。同时，由于铁心饱和将会产生大量漏磁，这些漏磁在导线、油壁等产生涡流，引起局部过热，会造成介质绝缘损坏以及铁心变形等。在实际运行中，大容量、超高压变压器通过设置过激磁保护来确保其安全稳定运行。与此同时，变压器因倒闸操作时PT切换不到位等原因造成的误动作事件时有发生，现就一起典型的由于PT二次回路中性点接地不良导致的主变过激磁保护误动作进行分析，为类似设备的安全运行和事故分析提供借鉴。

1 事件经过

2017年4月8日10时54分45秒，某变电站500kV #3主变第一套过激磁保护动作跳开主变三侧开关。主变跳闸后，继电保护人员立即开展保护动作情况分析，通过分析故障录波、主变保护动作情况、主变本体无异常等现象，判断为主变第一套过激磁保护误动。12 时02 分，当值值长向中调申请退出主变第一套过激磁保护后恢复#3主变送电。12时45分操作结束，#3主变恢复正常运行。

2 保护动作分析

2.1 过激磁保护动作分析

该变电站#3主变配置2套主保护，一套非电量保护。跳闸现场检查#3主变第一套保护（SGT756）12223ms高压侧C相过激磁保护动作跳闸，12288ms高压侧低电压保护动作，12289ms低压侧低电压动作，12298ms高压侧负序电压动作，PT断线灯亮；#3主变第二套保护（RET521）、非电量保护（FST-BT500）未动作，也无告警信号；主变故障录波正常启动。

继电保护人员调取了保护装置、故障录波装置数据。通过分析，主变第一套保护装置采集的高压侧电压出现了异常，A、C 相电压异常升高，B相电压降低。其中保护装置录波显示高压侧三相电压依次为Ua＝64.31V，Ub＝37.78V，Uc＝72.08V（见图1），C 相电压（72.08/60.62=1.19倍）达到动作值（过激磁保护定值整定为：电压大于1.12倍启动反时限计时），过激磁保护启动。

图2显示，12218ms过激磁保护动作出口，主变第一套保护装置采集到的高压侧三相电压依次为Ua＝70.40V，Ub＝28.13V，Uc＝74.80V，C 相电压高达基准值的1.23 倍（74.08/60.62=1.23）。（过激磁保护定值整定为：电压大于1.25倍，反时限延时12s出口。）

2.2 故障录波图分析

图1

图2

#3 主变用故障录波器（南京银山YS-89A）在#3 主变跳闸时，一共录到3个波形。

从第一次录波（图3）可以看出，电压异常时间未达到过激磁保护动作时间（过激磁保护定值整定为：电压大于1.25倍，反时限延时12s出口），所以过激磁保护未动作。

从第二、三次录波（图4、图5）可以看出，#3主变高压侧电压异常（A相70.38V，B相28.04V，C相74.43V），持续约12.4s（过激磁保护定值整定为：电压大于1.25倍，反时限延时12s出口），第一套保护过激磁动作，跳开主变三侧开关。

2.3 低电压、负序电压元件动作分析

高压侧低电压、负序电压，低压侧低电压元件动作是在过激磁保护动作出口后的正常动作行为。逻辑图见图6。

3 现场检查情况

图3

图4

图5

图6

#3主变500kV侧电压互感器有3个二次绕组，第一个绕组容量100VA,负荷有：第一套保护装置、电能表、测控装置、A 套安稳装置、两套融冰装置、#3主变套管在线监测装置、故障录波器、同步向量采集装置、5111开关保护、5112开关保护（同期电压A相）电压回路共用CVT第一绕组；第二个绕组容量50VA,负荷有第二套保护装置、B套安稳装置；第三个绕组为开口三角形绕组，负荷有故障录波器。#3主变500kV 侧电压互感器3个二次绕组均通过中性线N600 汇集连接到电能表屏屏顶小母线，再由电能表屏屏顶小母线连接到该变电站主控楼220kV保护室接地（见图7）。

主变恢复运行后，4月8日19时至9日2时，继电保护二次人员对#3主变高压侧电压二次回路进行了检查。主要针对二次回路绝缘是否良好、接线是否牢固、接线是否正确进行检查。检查结果：绝缘正常，#3主变500kV侧电压互感器二次绕组中性线N600至电能表屏屏顶小母线连接螺栓松动。为进一步核查接线情况，4月10日申请#3主变停电进行了详细检查。具体情况如下。

图7

（1）二次回路电缆绝缘检查

在#3主变500kV侧电压互感器端子箱使用MODEL3125 型数字式绝缘电阻测试仪500V档进行测量，测量结果绝缘合格。详细情况见图8。

（2）二次回路接线连接是否牢固检查

4月9日16时至4月10日13时，保护人员对#3主变500kV侧电压互感器端子箱内及#3主变保护小室电能表屏电压回路进行检查，检查发现#3主变电能表屏内，#3主变保护用的N600到屏顶与YMN小母线连接螺栓有松动现象，并且连接的端子只有垫片，无弹簧垫片（见图9），其余电缆接线牢固。

图9

4 误动原因分析

结合现场检查发现的问题，现场技术人员进行了深入分析，认为#3主变500kV侧电压互感器二次绕组中性线N600至电能表屏屏顶小母线连接螺栓松动，导致电压互感器二次绕组中性点接地不良，中性点电位出现偏移是造成#3主变第一套过激磁保护误动作的直接原因。第二套过激磁保护由于用线电压作为判据，未造成误动。当电压互感器中性点接地不良时，中性点电位偏移，出现“零点漂移”导致A、C相电压升高，B相电压降低。中性点电压相位是影响三相电压升高或者降低的决定因素。

正常运行过程中，三相电压平衡，其矢量图见图10。

图10

当电压中性点电位漂移，从N偏移到N’，导致B相电压降低，A、C相电压升高，线电压幅值不变，其矢量图见图11。

图8

图11

为进一步验证中性点端子松动对保护的影响，在#3主变第一套保护装置退出的前提下，进行了模拟试验。4月9 日21 时12 分，在#3 主变第一套保护A屏脱开了中性线N600 端子，#3 主变第一套保护（SGT756 装置）发“过激磁告警”信号，从保护装置波形分析，A相电压升高到62V，B相电压降低到55V，C相电压升高到66V，电压异常波形见图12。通过试验验证了电压中性点电位偏移对相电压的影响。

第二套过激磁保护（型号为RET521）由于使用线电压作为判据，中性点电位漂移不会影响到线电压的幅值，所以未造成误动。

5 防范措施

1）按照分层分级原则落实各级人员安全生产责任。在工作中，各级人员各负其责、加强协调，以保证安全生产工作各个环节的责任不缺失，工作不留真空。

2）完善保护及二次回路全检作业表单，加强表单的应用。在保护定检作业表单中增加屏顶小母线连接是否牢固检查项目，对没有弹簧垫的螺栓进行排查，在停电检修时进行加装弹簧垫。

3）验收表单的编写应严密周全，严格按照验收表单开展验收工作。加强对施工过程及竣工验收的管理。

4）优先考虑采用变压器线电压作为凭据的过激磁保护，当出现类似情况时变压器过激磁保护不会误动，值班人员有充足时间排查故障。

5）加强教育培训工作，切实提高运行人员、二次人员现场技能和责任心。

6 结束语

此次是根据主变保护动作情况、主变故障录波图以及现场检查情况综合分析出变压器过激磁误动作原因，得出故障是由于变压器PT二次回路中性线与屏顶小母线连接螺栓松动导致中性点电位出现偏移的结论。为避免类似事故发生，建议严格落实各级人员安全责任制，完善检修定检作业表单、验收作业表单，且过激磁保护的判据电压优先取线电压。

[1]耿卫星,刘建武,刘春玲,等.变压器过激磁保护分析及改进[J].电力系统保护与控制,2009(22).

[2]黄海鲲.一起500kV变压器过激磁保护跳闸事件的分析[J].电力与电工,2009(2).

[3]刘亦萍.关于中性点电位偏移的分析与防护[J].上海第二工业大学学报,2005(3).

[4]甘景福.PT二次中性点电位偏移对继电保护方向元件的影响[J].华北电力技术,1998.

[5]#3主变跳闸事件调查报告[R].超高压输电公司,2017.

图12

2017-06-02）