主变差动保护误跳闸事件分析

程远昊，宋 强

(1.国网河南省电力公司修武供电公司，河南 修武 454350；2.国网河南省电力公司焦作供电公司，河南 焦作 454000)

0 引言

近年来，基建变电站数量不断增加，赶工期、赶进度给电网安全运行带来不少隐患及压力。特别是基建现场存在着电流互感器二次组别接线错误，运行设备难以把控，安全风险较大，事故处理难等一系列新情况，任一基建环节的疏忽都可能构成变电站的重大安全隐患，甚至引发电网事故。

下面通过对一起主变差动保护误跳闸事件进行分析，找出误动作的原因，提出解决措施，为继电保护专业提供借鉴。

1 设备概况

35 kV宁城变运行主变2台，通过35 kV云宁线带负荷运行，田宁线热备用，1号、2号主变并列运行，35 kV无分段开关，直接连接，10 kV分段宁100开关运行。

1号主变保护装置型号为许继电气WBH821/R1，版本号V2.75，比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，同时采用二次谐波制动原理，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动。

2 故障简介

2020-07-02T14：00左右，宁城变遇到百年不遇的狂风暴雨恶劣天气，风力达到8级以上，造成了宁城变10 kV宁12北环线相间过流Ⅱ段动作跳闸、1号主变比率差动C相保护动作，宁12开关、1号主变宁351开关、宁101开关跳闸。

3 现场检查

对宁城变进行检查，对主控室后台机所显示数据进行查看，10 kV宁12北环线动作记录显示：相间过电流Ⅱ段跳闸，Ia=23 A，Ic=25A(过流Ⅱ段定值：18.2 A，0.2 s)，保护动作正确。

检查1号主变保护屏差动保护装置，报告记录显示：比率差动C相动作，其中高压侧电流：Iah=10.64 A，Ibh=15.91 A，Ich=8.91 A；低压侧电流：Ial=16.41 A，Ibl=15.07 A，Icl=2.02 A。相差动启动电流、制动电流：Iopa=10.3 A，Irea=29.96 A；Iopb=8.39 A，Ireb=27.86 A；Iopc=2.14 A，Irec=3.16 A。主变差动保护定值：最小动作电流2.06 A，最小制动电流3.3 A，比率制动系数K为0.5，差动平衡系数2.076。

故障录波图形显示高压侧三相电流波形均发生了畸变，初步判断系电流互感器二次饱和引起，对1号主变保护装置背端，351端子箱、351开关柜二次回路接线进行检查，发现该高压侧开关为直斜式SF6开关，装设LW8-40.5内附式套管型电流互感器。

斜段靠近线路侧，斜端3LH，7LH，11LH（0.5级），接入差动保护用441回路；4LH，8LH，12LH (10P级)，接入测量用421回路。

直段靠近主变侧，直端1LH，5LH，9LH (0.2级)，接 入 高 后 备 保 护 用431回 路，2LH，6LH，10LH (10P级)，接入计量用411回路。

差动保护与测量、高后备保护与计量二次绕组交叉使用，是导致主变差动保护误动作的主要原因。

4 误动原因分析

4.1 差动保护原理

WBH821/R1变压器保护装置差动保护动作特性如图1所示。

图1中阴影部要经过励磁涌流判别、TA断线判别后才出口。

图1 比率差动动作特性

差动动作方程如下：

4.2 差动元件动作行为分析

根据保护装置报告显示实测电流，计算有关参数如表1所示。

表1 差动元件参数值

A相Iopa=10.30 A，Iresa=29.96 A，Icda=15.39 A，Iopa＜Icda，A相差动不动作；B相Iopb=8.39 A，Iresb=27.86 A，Icdb=14.34 A，Iopb＜Icdb，B相差 动 不 动 作；C相Iopc=2.14 A，Iresc=3.16 A，Icdc=2.06 A，因为Iresc＜Iremin，故只需要Iopc>2.06 A即可动作，C相差动动作出口。

这也是为什么A相、B相保护虽然实测电流很大，但因为制动电流大的原因没有动作，而C相因为制动电流小于拐点电流，故Iopc只需要大于Iopmin，即可动作。

5 差动保护平衡系数的调整

5.1 带负荷不平衡电流检查

电流互感器二次绕组调整接线正确后送电，现场带负荷检查电流如下。

高压侧负荷电流：Iah=1.561 A，Ibh=1.551 A，Ich=1.534 A；低 压 侧 负 荷 电 流：Ial=1.428 A，Ibl=1.389 A，Icl=1.395 A；三相差动电流、制动电 流：Iopa=0.192 A，Irea=2.873 A，Iopb=0.186 A，Ireb=2.785 A，Iopc=0.185 A，Irec=2.783 A。

三相不平衡电流过大，对装置检查电流相位均正确，需进一步分析不平衡电流过大的原因。

5.2 差动保护平衡系数复核

微机型变压器差动保护大都采用平衡系数的方法来对各侧电流幅值进行校正。

检查差动平衡系数为2.076，对差动平衡系数复算如下。

35 kV/10 kV变压器额定容量为10 000 kVA，变压器采用Y/△-11接线，TA二次采用△/Y接线，高压侧TA变比为200/5，低压侧TA变比为800/5。

式中：InH，InL分别为高、低压侧一次额定电流；inH，inL分别为变压器高、低压侧经二次接线系数调整后二次电流；Kcom为变压器TA二次接线系数，三角形接线星形接线Kcom=1。

WBH821/R1差动保护平衡系数以主变高压侧二次电流为基准，则差动平衡系数为：

原平衡系数计算时，采用的额定电压为35 kV/10.5 kV，符合DL/T 648—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》中关于平衡系数计算时使用各侧额定电压的规定。而实际低压侧运行电压为10 kV，造成了该变压器正常运行时差流偏大。这可能也是区外故障差动保护误动作的一个因素。

6 解决措施

(1) 调整电流互感器二次准确度级，彻底消除TA二次回路误接线错误。计量使用直端1LH，5LH，9LH次级(0.2级)，测量使用斜端3LH，7LH，11LH次级(0.5级)，差动保护使用斜端4LH，8LH，12LH次 级(10P级)和 直端2LH，6LH，10LH(10P级)，高后备保护使用直端2LH，6LH，10LH次级(10P级)。

(2) 按低压侧实际运行电压10 kV修正平衡系数为S=1.979。带负荷不平衡电流分别为Iopa=0.063 A，Iopb=0.064 A，Iopc=0.057 A，不 平衡电流大幅下降。

7 结束语

以上分析了主变比率制动差动保护动作的判据，并对目前广泛应用的主变压器差动保护差流动作值、平衡系数进行了计算分析，指出差动保护用电流互感器次级绕组错用为计量(测量)级情况下，区外故障造成电流互感器急剧饱和引起差动不平衡电流增大；加上差动保护平衡系数整定计算是根据规范按主变额定电压35 kV/10.5 kV计算的，但实际上主变低压侧母线按10 kV降压运行，也使得差流增大，导致主变比率制动差动保护在区外故障时误动作。针对上述情况进行分析论证，提出了解决方案。该文阐释的电流互感器二次准确度级正确接线的重要性及差动保护平衡系数整定方法，可为提高配电网供电可靠性提供参考。