某35 kV 变电站2 号主变压器差动跳闸及10 kV出线528 重合复跳故障分析

李 飞

（国网山西省电力公司临汾供电公司，山西 临汾 041000）

1 故障情况简介

2020-04-13T21:11:46:846 ms，某变电站 2 号主变压器（以下简称“主变”）VW 相比率差动动作，跳开 302、502 断路器，2020-04-13T21:11:47:327 ms 上东 I 线 528 保护过流 II 段动作跳闸，2020-04-13T21:11:47:896 ms 重合闸动作，2020-04-13T21:11:49:509 ms 后加速过流III 段动作复跳。 保护人员到站检查，发现站内二次系统在U、W 相倒接，将2 号主变差动保护CAS226（南瑞科技）变压器绕组接线定值由 200.1（11 点接线）改为 200.3（1 点接线）后，于2020-04-14T21:50 将2 号主变恢复正常送电，装置差流为零，设备正常运行。

2 故障检查

故障前某变电站10 kV 合环运行， 全站为不接地系统，1 号主变501、2 号主变502 各带一段母线，分段 500 断路器合位；35 kV 敦响线 313、1 号主变301、2 号主变 302 运行，浮响线 323 热备。出现故障后，从以下几方面进行了检查。

2.1 动作情况检查

调取装置动作记录，动作时序如下。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 号主变高后备U 相过负荷闭锁有载调压保护动作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A；2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 号主变VW 相比率差动保护动作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A；2020-04-13T21:11:47:327 ms， 上东 I 线 528 过流 II 段保护动作，U 相 IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms， 上东 I 线528 重合闸动作；2020-04-13T21:11:49:509 ms，上东 I 线 528 后加速过流 III 段保护动作，U 相 IU=26.74 A。

2.2 保护定值核对

核对保护定值及系统参数，与定值单整定一致。

2.3 2 号主变差动保护CAS226 保护校验

2 号主变差动保护功能校验， 重点对绕组接线定值与装置差流进行验证，当绕组接线定值为200.1（11 点接线）时，高压侧 U 相、低压侧 UW 相，差流平衡；当绕组接线定值为200.3（1 点接线）时，高压侧U 相、低压侧UV 相，差流平衡。 保护差流软件计算与绕组接线定值对应无误。

2.4 302 及502 电流互感器试验

对2 号主变高、 低压侧电流互感器进行变比、极性、伏安特性试验，变比正确，极性均为以母线为极性指向主变（减极性），差动组电流伏安特性数据正常。

2.5 设备检查

停电后对2 号主变502 开关柜内情况、主变本体引出线进行检查，均无对地、相间放电痕迹；试验专业检测主变本体绕组11 点接线形式无误。

2.6 站内系统检查

对302、502 电流互感器升流试验中发现，UW相在二次端子排处倒接，进而对全站二次系统进行检查，包括电压互感器、出线电流互感器，均存在UW 相倒接现象。

检查站内设备二次电压，高低侧三相电压正相序排列且幅值正确，依此推断站外系统接入站内母线排处为UW 相倒接，站内一次系统负相序。

3 故障分析

上东I 线528 重合复跳故障相别仅为U 相。 2号主变VW 相比率差动动作。

升流过程中发现，站内系统在二次接线端子排处UW 相倒接，由二次电压正相序得出站内一次系统负相序结论。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 号主变高后备U 相过负荷闭锁有载调压保护动作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A。即2 号主变差动动作前高压侧W 相电流是UV 相的2 倍，符合“星角接线主变低压侧相间短路， 高压侧同名相中的滞后相为其他相电流2 倍”的故障特征，推断出10 kV 出线发生过VW相间短路。

4 故障点查找

4.1 线路保护重合复跳分析

a） 时序数据。2020-04-13T21:11:47:327 ms，上东 I 线 528 过流 II 段保护动作，U 相IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms，上东 I 线 528 重合闸动作；2020-04-13T21:11:49:509 ms， 上东 I 线 528后加速过流III 段保护动作，U 相IU=26.74 A。

b） 上东 I 线 528 线路 VW 相短路， 保护重合复跳，延时分别为0.5 s 过流II 段（定值为11 A/0.5 s）、0.5 s 重合闸、1.7 s 后加速过流III 段（定值为5.5 A/0.2 s）。

c） 后加速过流III 段动作超时，由于缺少电流波形，分析为528 开关重合成功后，故障电流暂时消失，在后加速保护时间展宽范围内同一地点再次发生VW 相间短路，后加速过流III 段动作。

4.2 主变差动误动分析

前期检查主变高、低压侧CT 伏安特性、变比极性均正确；主变差动保护差流软件计算与绕组接线定值对应无误； 试验专业检测主变本体绕组11 点接线形式无误。

故障模型：区外发生VW 相间短路，主变高压侧W 相电流是其余相的2 倍，因高低侧极性一致，且主变11 点接线与定值参数一致， 本不应形成差流，但站内一次系统为负相序，先经主变本体11 点接线折算、再经保护软件11 点接线计算后，形成差电流，造成VW 相差动动作。

依据主变本体 11 点接线：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U，得出低压侧相序也为负相序。

某变电站高低压侧电流在二次端子排处倒接，进保护装置的实际相序变化如图1 所示。

图1 某站高低压侧电流在二次端子排处倒接进保护装置的实际相序变化图

依据软件11 点接线定值进行差流计算：U’=U-V 比较 u；V’=V-W 比较 v；W’=W-U 比较 w，无法实现平衡； 依据软件1 点接线定值进行差流计算：U’=U-W 比较 u；V’=V-U 比较 v；W’=W-V 比较w，可以实现平衡。因此，在将2 号主变差动保护中系统接线方式定值改为1 点接线后，正常负荷及区外故障时，差流均为零。

差流验证：2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 号主变VW 相比率差动保护动作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A。

依据软件11 点接线定值进行差流计算：U’=U-V 比较 u（0 比 0）；V’=V-W 比较 v；W’=W-U 比较w，得出U 相差流为0，VW 相差流相等，与主变保护差流数值吻合。

5 应用扩展

a） 若变电站内仅一次UW 相倒接， 二次侧未进行倒接，可得如图2 所示的向量图。

图2 一次UW 相倒接经主变本体11 点接线折算后一次向量图

依据软件11 点接线定值进行差流计算， 可以实现平衡：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U。

b） 若变电站内一次UW 相倒接， 二次侧仅高压侧或低压侧进行倒接，以图2 为基础，保护装置可测得如图3 所示的向量图。

图3 一次UW 相倒接二次侧仅高压侧或低压侧进行倒接向量图

依据软件1 点接线或11 点接线进行差流计算，均无法实现平衡。

c） 若变电站内一次正相序， 二次侧高低压侧UW 相全部进行倒接，保护装置可测得如图4 所示的向量图。

图4 变电站内一次正相序二次侧高低压侧UW相全部进行倒接向量图

依据软件1 点接线定值进行差流计算，可以实现平衡：U’=U-W，V’=V-U，W’=W-V。

d） 若变电站内一次正相序， 二次侧仅高压侧或低压侧进行倒接，保护装置可测得如图5 所示的向量图。

图5 变电站内一次正相序二次侧仅高压侧或低压侧进行倒接向量图

依据软件1 点接线或11 点接线进行差流计算，均无法实现平衡。

e） 11 点接线主变相序倒接的对照。11 点接线主变相序倒接的对照情况如表2 所示。

表2 11 点接线主变相序倒接对照表

6 结论

a） 变压器的差流平衡涉及两方面计算， 一是主变本体接线形式计算，二是保护软件差流平衡计算，只有通过两者计算后平衡，才能实现真正的平衡。

b） 主变本体接线形式计算，指正、负序电源接入主变，通过主变绕组接线方式，实现高、低压侧电流的角度、相序转换。

c） 保护软件差流平衡计算，指不论星转角、还是角转星，都是保持一侧电流角度、相序不变，向另一侧折算，要区分正、负序转换后的不同。

d） 总结11 点接线方式可发现，超前相减滞后相，越减越超前（30°），滞后相减超前相，越减越滞后（30°）。