一起220 kV主變差動保護異常跳閘的分析

吳文聯，劉巖水，徐建平，黃騰，黃濤

（1.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310016；2.緊水灘發電廠，浙江麗水323000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007）

一起220 kV主變差動保護異常跳閘的分析

吳文聯1，劉巖水2，徐建平3，黃騰1，黃濤1

（1.國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州310016；2.緊水灘發電廠，浙江麗水323000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007）

通過對一起220 kV主變差動保護RCS978異常跳閘的現場檢查和差動電流波形分析，發現差動電流回路存在兩點接地，在受外界干擾時造成了差動保護的誤動。揭示電流回路兩點接地對繼電保護系統的危害，為主變保護異常跳閘特別是大電流試驗端子引起的保護誤動事故的處理分析提供借鑒。

差動保護；兩點接地；干擾分析

1 220 kV變電站一次系統

某220 kV變電站運行超過20年，220 kV和110 kV一次主接線為雙母線及專用旁路斷路器的接線方式，35 kV為雙母線方式。變電站共2臺主變壓器（簡稱主變）運行，所用變壓器接在低壓側35 kV系統，系統接線如圖1所示。

異常跳閘的當天220 kV分列運行，110 kV正、副母線并列均未帶旁路運行，35 kV分列運行，220 kV升壓站有敷設電纜和更換隔離開關的工作，無任何主變上的工作。剛完成改造的主變保護采用南瑞繼保的RCS978雙重化配置。主變的第1套保護的220 kV和110 kV側，可以通過旁路電流的切換實現旁路運行，切換的大電流端子安裝在各自的旁路保護屏上，實現1號主變、2號主變的旁路運行。第2套主變保護不能進行旁路方式運行。

圖1 系統接線

2 220 kV主變差動保護異常跳閘

某日9∶40該變電站2號主變第1套RCS878保護裝置差動保護動作出口，跳開了主變3側斷路器。由于110 kV并列運行，110 kV所有負荷轉移到1號主變，35 kV的備用電源自動投入裝置正確動作，35 kV的Ⅱ段上的負荷也轉移到1號主變上，未造成斷電故障。2號主變第2套保護及變電站的其他保護均無異常，保護動作前曾有電子防盜報警系統故障的情況。

檢查2號主變第1套主變RCS978保護的故障報告及故障波形（如圖2所示）為：工頻變化量差動保護21 ms出口，比率差動43 ms出口。保護裝置在故障后1個周波多一點（21 ms）后發跳主變三側斷路器的跳閘脈沖，2個多周波（50 ms）后高壓側、中壓側電流消失，斷路器完成滅弧。3個多周波（70 ms）后低壓側電流消失，斷路器完成滅弧，2號主變與電力系統隔離。跳閘后主變的中壓側還存在斷續的畸變電流波形，差動電流波形與其對應出現，A相電流是B與C相的2倍，相位相反。

圖2 主變差動保護動作時的電流波形

3 異常電流波形分析

RCS978主變差動保護裝置的相位補償采用：低壓Δ側向高、中壓Y側補償，經低壓側電流轉角后，使低壓側轉角電流與高壓側電流相位一致，由軟件進行3相差動電流的計算。

RCS-978保護為了解決了在Y側（高、中壓側）區外短路接地故障時，兩側零序電流不平衡的問題，高壓側電流采用以下計算方式：

進一步分析主變差動保護動作時的電流波形：

（1）A相計算差流峰值在1.2Ie（額定電流），非故障相B與C相為0.6Ie，故障相與非故障相的相位相反（180°），幅值為2倍的關系。保護裝置整定的定值為0.4Ie，計算比例差動保護在1.2Ie差流時能夠可靠正確動作。根據RCS978保護裝置的原理，符合A相接地短路的故障情況。但由于差流是由中壓側明顯的電流畸變導致，其余各側電流無變化，故障電流接近額定負荷電流，2號主變的第2套保護裝置無任何故障啟動信號，再結合故障時變電站內其他線路保護無異常的情況，這樣可以排除主變本體或區外故障導致的保護動作。

（2）保護裝置中的中壓側故障電流發生畸變，并導致保護裝置差動出口，高壓側和低壓側的負荷電流均正常，確定跳閘原因是中壓側的電流回路異常引起的，中壓側的二次電流回路是異常動作檢查的重點。

（3）保護裝置差動出口跳開主變3側斷路器后，高、低壓側的負荷電流消失，中壓側的二次電流依然出現2次，間斷40 ms，持續時間在30 ms與10 ms。可以明確中壓側二次電流回路受到了干擾，從波形中還可以看出斷續的畸變電流為電弧性的干擾。干擾電流的波形與35 kV側電壓的B相電壓波形接近，確定所用電B相的負荷電流接地并有電弧重燃過程，200 ms后完全斷開。

綜上分析得出動作原因為：中壓側二次電流回路受到了所用電B相接地故障電流干擾，二次電流回路中的兩點接地耦合到差動電流回路，電流達到差動保護出口定值，保護出口跳閘。

4 現場檢查試驗

在現場對2號主變第1套保護裝置進行動作檢查，模擬保護動作定值正常，中壓側的電流采樣回路正常。檢查二次電流回路的絕緣時，發現2號主變中壓側旁路保護的電流回路絕緣偏低（小于0.1 MΩ/1 000 V），進一步檢查發現中壓側旁路保護屏的4SD大電流端子A相的3號端子裸露的穿心銅螺桿與柜體有碰觸接地情況，如圖3所示。

圖3 110 kV旁路保護屏上的主變電流切換端子

該接地點與主變差動保護的公共接地點在110 kV旁路保護屏與2號主變保護屏間形成了2點接地，相當于將2號主變110 kV的A相電流形成短路分流（如圖4所示），其中110 kV旁路保護屏的異常接地點與主接地網相連，2號主變保護屏接地點與二次接地銅網相連，兩屏間相距在8 m左右，所用電接地點在所用變低壓側就地接入變電站一次接地網。當所用電負荷在某處（本次檢查后確認電子防盜報警系統220 V交流電源火線）接地瞬間，導致變電站的接地網不再是等電位，而是有一定梯度的變化，如圖5所示。這樣在2個接地點之間形成了電位差ΔU，該電位差在主變差動電流回路形成差流，差流的波形與干擾電流在中壓側疊加的波形完全一致，當遠大于2點接地的分流時導致了保護裝置的動作。

上述的2點接地在110 kV正常運行情況下110 kV側負荷電流也會形成一定的分流，分流的大小與2個接地點的接地阻抗及負荷電流的大小有關，分流電流表現為保護裝置的差動電流，保護裝置的TA斷線報警整定為0.15Ie，然而主變保護運行期間未發送差流異常告警行為。為此在110 kV旁路保護屏的異常接地點采用人為短路線直接接地法，在2號主變110 kV就地端子箱處加模擬故障電流，在二次電流達到6 A以上時差流達到0.4Ie保護才會出口動作，是主變110 kV側額定電流（2.98 A）的2倍，由于該主變的110 kV側最大運行負荷電流一般在0.6Ie，差流在0.12Ie，考慮到異常接地點的實際接觸阻抗要大于人為短路線的阻抗，所以實際差流要遠小于0.1Ie，差流告警不會動作。

對110 kV旁路保護屏上2號主變A相電流3號端子上裸露的穿心銅螺桿進行調整，并加裝絕緣筒與金屬板隔離，檢查電流回路絕緣正常，保護投入運行后工作正常。

圖4 2號主變110 kV的電流切換接線

圖5 所用電負荷接地后的電位分布示意

5 結語

通過主變護誤動跳閘的分析，2號主變110 kV二次電流回路2點接地是主要原因，所用電負荷的接地故障導致電位的梯度分布，形成了2個接地點的電位差，該電位差在主變差動電流中新增的差流達到一定幅值后差動保護誤動出口。當110 kV正常運行時主變負荷電流不大，2點接地的分流很小，不容易發現，所以電流回路2點接地對繼電保護的正確運行危害很大，在繼電保護設備的安裝調試中要嚴格檢查，主變差動電流回路一點接地的唯一性是非常重要的。

[1]王美義.電網繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社, 1998.

（本文編輯：楊勇）

Analysis on an Abnormal Tripping of Differential Protection of 220 kV Main Transformer

WU Wenlian1，LIU Yanshui2，XU Jianping3，HUANG Teng1，HUANG Tao1
（1.State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310006，China；2.Jinshuitan Hydropower Station，Lishui Zhejiang 323000，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

By field detection and analysis on differential current wave after abnormal tripping of differential protection RCS978 of 220 kV main transformer,it is founded that there is two-point grounding in differential current circuit，which results in misoperation of differential protection in case of external interference.The paper expounds harm of two-point grounding of current circuit to relaying protection system and hence provides reference for handling and analysis of abnormal tripping of differential protection of main transformer, especially protection misoperation accident caused by large-current testing terminals.

differential protection；two-point grounding；interference analysis

TM772

：B

：1007-1881（2014）11-0066-03

2014-05-27

吳文聯（1970-），男，浙江浦江人，高級技師，主要從事電力系統二次運維檢修工作。