幾起主變保護動作原因分析

鮑有理，嚴 芬

(無錫供電公司，江蘇 無錫 214061)

主變保護跳閘直接影響局部系統的穩定運行。當主變保護動作跳開各側斷路器后，必須快速調閱主變保護的動作報文（保護動作出口時間、故障相別、故障電流切除時間）初步掌握故障情況。主變各側套管電流互感器（TA）均接入故障錄波器，比較每一側套管TA電流和該側斷路器獨立TA電流的有無可以大致確定故障點的大致位置。例如：主變110kV側避雷器擊穿引起差動保護動作，110kV側套管TA電流很大、該側斷路器獨立TA卻沒有電流（適合于110kV母線沒有小電源），且故障點的位置一目了然。主變保護動作原因不盡相同。220kV側導引線和門型構架發生接地故障引起差動保護動作、35kV側出線刀閘的支持瓷瓶斷裂產生相間短路引起各級后備保護動作、罕見的主變10kV平衡繞組故障[1]引起差動保護動作都有發生。這類保護動作均可以借助故障電流電壓的波形快速判斷是否有故障以及故障點的位置。而主變充電時差動保護動作、或者500kV主變充電時過大的勵磁涌流作用于主變繞組，其收縮和舒張使油流來回涌動引起瓦斯繼電器動作。此時，根據電壓跌落情況、三相勵磁涌流是否規范等方面就可以判斷是主變繞組確有故障，還是由于主變本身的原因（剩磁偏大、磁化特性較“硬”）導致差動保護動作。

1 500kV主變運行中差動保護動作

1.1 動作情況及差動保護動作報文信息

主變差動保護WBZ-5000及重瓦斯動作，跳開主變三側斷路器。主變差動保護接線示意如圖1所示。動作時間為16 ms，A相差流值2.34 A，B相差流值0 A，C相差流值2.34 A。220kV電壓錄波如圖2所示。

圖1 主變差動保護接線示意圖

圖2 220kV電流電壓錄波圖

1.2 WBZ-5000差動保護Y側轉角算法

WBZ-5000差動保護Y側轉角算法：

主變接線組別為Y/Y/△-12-11，500kV側、220kV側都是Y側轉角算法。當A相故障時，根據式（1）得：

式（2）中：差動保護的A相和C相有差流且幅值相等、相位相反，B相差流為0。轉角算法和報文信息一致。

1.3 判斷

圖2的220kV電流電壓錄波圖中，A相電壓幾乎跌落到0、電流幅值很大，B相、C兩相幾乎沒有電流且電壓看不出變化。可以確定220kV側A相接地故障引起差動保護動作，檢查發現主變220kV側A相套管底座斷裂噴油，造成單相接地故障引起差動保護動作，屬差動保護區內故障。

1.4 重瓦斯動作原因分析

（1）變壓器繞組匝間短路造成本體油氣化，形成油流沖向油枕，油流沖擊擋板動作導致重瓦斯動作；油氣流使220kV側A相套管底座斷裂噴油，形成單相接地故障引起差動保護動作。

（2）220kV側A相套管底座斷裂噴油，形成單相接地故障引起差動保護動作。變壓器本體油減少、油枕內的油流向本體，重瓦斯繼電器內的下浮球跌落導致重瓦斯動作。

2 220kV主變運行中差動保護動作

2.1 動作情況

主變差動保護RCS-978動作，跳開主變三側斷路器。主變差動保護接線示意如圖3所示。

2.2 報文信息

出口跳閘時間為18 ms，A相差流值50.52Ie，B相差流值25.27Ie，C相差流值25.24Ie。

2.3 RCS-978差動保護Y側轉角算法

RCS-978差動保護Y側轉角算法[2]：

圖3 主變差動保護接線示意圖

主變接線組別為 Y/Y/△-12-11，220kV側 A相接地故障時，根據式（3）得：

式（4）中：B相與C相差流為A相差流幅值的一半，相位相反，符合報文信息中差流數值，也符合圖4中的差動保護的三相差流波形。

圖4 差動保護中差流和220kV側電流波形

2.4 判斷

再根據圖5的220kV側電流電壓波形中A相電壓幾乎跌落到0，可以確定220kV側A相接地故障引起差動保護動作。確定故障點在220kV側TA和主變之間后，利用望遠鏡仔細查找發現在該主變220kV側A相引線與門型構架間有放電痕跡，屬差動保護區內故障。

圖5 主變220kV側電流電壓錄波圖

3 110kV主變充電時差動保護動作

3.1 動作情況

110kV主變充電時差動保護7UT612動作，跳開高壓側斷路器。差動保護啟動值Iqd=0.8Ie，比率制動系數K=15%。

3.2 報文信息

如圖6所示。C相差流1.13Ie，與圖6的C相波形幅值一致，三相電壓沒有跌落。結論為勵磁涌流引起差動保護動作。

3.3 動作原因分析

（1）4年的地區電網運行統計：變壓器充電時差動保護動作都是在試驗班對主變小修及預試以后產生的。試驗班的測試項目之一，檢測主變繞組直流電阻會給變壓器鐵心帶來較為嚴重的剩磁。主變充電時，系統電源總有一相電壓的合閘角接近0°，如果此相又存在嚴重的剩磁，則此相勵磁涌流必然最大。當此相勵磁涌流超過啟動值，二次諧波含量低于制動系數時涌流判據開放、差動保護動作。 解決主變小修及預試后產生剩磁的方法是采取消磁的措施，但是對主變消磁也是一項嚴格的工作，必須專用的消磁設備方可進行。

圖6 110kV主變空充時差動保護動作波形

（2）新型變壓器采用了磁化特性較“硬”的鐵心材料，在變壓器空充時勵磁電流中的諧波含量低于傳統變壓器，當勵磁涌流超過差動保護啟動值時，諧波分量又不能制動差動保護，引起差動保護動作。

出現這兩類情況，應告知調度部門。主變本身無故障，盡快安排主變再次送電。

4 結束語

引起主變差動保護動作的原因很多，在滿足差動保護的定值正確、二次回路完善的條件下，差動保護動作后均可通過故障電流電壓的波形、幅值、相位來快速查找故障點。運行中的主變差動保護動作，故障點在大多為變壓器套管至獨立TA之間、繞組的匝間短路乃至相間短路故障卻很少見；主變充電時差動保護動作大多為變壓器鐵心帶來較為嚴重的剩磁或者鐵心材料磁化特性較“硬”引起。

[1]王維儉.電氣主設備繼電保護原理及應用[M].北京：中國電力出版社.2008.

[2]鮑有理.一例變壓器差動保護誤動原因的分析及對策[J].繼電器，2008（10）：78-80.