一起变压器差动保护区外故障动作分析

2020-11-02栗磊梁亚波赫嘉楠

宁夏电力 2020年4期

栗磊,梁亚波，赫嘉楠

(国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏银川 750011)

近年来,电流二次回路缺陷导致继电保护误动事件时有发生,已成为影响继电保护可靠性的关键因素。电流二次回路是继电保护重要组成部分,涉及电流互感器二次绕组、端子箱、二次电缆、接线端子、保护装置内部采样回路等, 具有接线复杂、环节较多、缺陷隐蔽等特点,其运行状态直接关系到电流测量的准确性和保护动作的可靠性[1-3]。微机保护自检功能在装置内部故障判别方面已有成熟做法, 但对电流二次回路中性线断线等缺陷识别尚无有效措施[4-6]。目前主要采取对二次回路接线的定期检查、提高人员安全防范意识等管理手段来消除安全隐患。本文就一起变压器差动保护区外误动案例进行详细分析，并提出对应的防范措施，以提高差动保护动作可靠性。

1 事故经过

2020-11-27 T 06:27:29 L1线发生B相接地故障，线路L1分相差动保护动作，接地距离I段动作，B相开关跳闸，由于重合闸功能未投，沟通三跳动作跳开三相开关，同时1号变压器保护A屏差动保护动作，零差保护动作，1号变压器三侧开关跳闸，保护B屏启动未动作。跳闸前全站负荷21.7万kW，跳闸后负荷全部转至2号变压器供电，变电站所带负荷未损失。

故障前变电站甲330 kV系统一次运行方式如图1所示。

图1 故障前330 kV变电站甲一次运行方式

2 保护动作情况

2.1 线路保护动作报文(重合闸未投)

表1 线路保护动作报文

2.2 变压器保护动作报文

表2 变压器保护动作报文

2.3 保护动作波形分析

从线路保护动作波形分析，如图2所示，L1线路B相电流增大，电压跌落，符合线路发生B相接地故障特征，故障持续50 ms左右，故障相电流6.4 A，保护正确动作切除故障。

(a)电流波形

与此同时，甲站1号变压器保护A套差动保护及零序差动先后动作，跳开了变压器三侧开关，B套保护只有后备保护启动信号，对比变压器双套保护装置录波分析，A套保护3320支路CT A相产生与B相方向相反，幅值相近的电流2.7 A，而变压器B套保护3320支路只有故障B相电流2.7 A，1号变压器保护A、B套保护3321支路CT 均只有B相电流增大，如图3和图4所示。

(a)3321支路电流波形

综合现场及保护动作情况分析，系统内L1线路发生单相接地故障，线路保护正确动作切除故障，对于1号变压器差动保护，应属于区外故障，保护采集的故障电流为穿越性电流，不应产生差流，变压器A套差动保护属于误动作,3320支路电流A相产生的异常电流是导致变压器A套差动保护动作的直接原因，判断3320CT支路电流回路存在异常缺陷。

3 事故原因分析

3.1 二次回路梳理检查

针对保护动作波形的分析结论，技术人员对3320CT支路电流二次回路进行了重点梳理和检查，最终发现变压器A套差动保护用电流绕组中性线在3320CT端子箱处用绝缘胶布包裹，未接入对应的端子排，导致3320CT支路电流回路存在开路缺陷，如图5所示。经查阅继电保护现场工作记录，确定为某次技改工作，施工单位所作二次安全措施未及时恢复，违反了文献[7]中第6.1.2条关于二次安全措施执行及恢复相关规定。

图5 变压器A套保护电流回路

3.2 A相电流产生原因分析

如图6所示，在电流互感器二次绕组中性线回路正常情况下，当系统发生单相接地故障时，故障相二次电流从电流互感器二次绕组极性端流出，经过保护装置内部CT，从中性线返回电流互感器二次绕组非极性端，非故障相无异常电流通过。

图6 CT二次绕组联系

在电流互感器二次绕组中性线回路开路情况下，当系统发生单相接地故障时，故障相二次电流失去中性线返回通道，将产生高电压施加于非故障相电流互感器二次回路上，需要非故障相互感器铁芯中产生磁通变化量与之对应，进而引起铁芯饱和，励磁阻抗下降，导致故障相电流从非故障相电流返回，因此故障相电流与非故障相电流相位相反，如图3(b)所示，非故障相A相电流相位与故障相B相完全相反，幅值基本相等,与上述分析结论基本一致。

3.3 中性线开路特点分析

正常情况下，交流电力系统为三相对称运行，理想状态下，三相负荷平衡，三相电流幅值相等，相位互差120°并满足基尔霍夫电流定律，电流互感器中性线无电流通过[8]。系统实际运行中，通过仪表实际测试，三相电流幅值近似相等、相位基本对称，电流互感器中性线有很小的不平衡电流通过[9-10]，但目前保护装置的采样精度还无法识别中性线是否断线，在该起事故中，电流互感器绕组中性线持续开路将近1年，保护装置未报电流异常信号，所以电流互感器二次绕组中性线开路后，没有及时发现并处理是本次事故的间接原因。