一起主變零序差動保護誤動事故分析

鄧 濤

(大唐觀音巖水電開發有限公司，云南昆明 655000）

一起主變零序差動保護誤動事故分析

鄧 濤

(大唐觀音巖水電開發有限公司，云南昆明 655000）

分析了一起主變零序差動保護誤動事故，對主變零序差動保護CT選擇提出了改進措施。

主變；零序差動保護；誤動；原因；措施

1 事故簡述

事故前某水電站500 k V出線正常運行，廠內500 k V斷路器5311、5312、5313合環運行。#4發電機出口斷路器041合閘，通過#4主變并網運行。#3發電機出口斷路器031斷開，#3主變空載運行。#1、#2主變及#1、#2發電機還在基建階段，尚未接入系統。主接線如圖1所示。

圖1 主接線示意圖

某天，線路主一、主二保護動作，跳線路側斷路器5313、5312 C相。#3、#4主變A、B兩套零序差動保護動作出口，跳主變高壓側斷路器5313、5311三相，跳主變低壓側#4發電機出口斷路器041三相。隨后，5312斷路器保護重合閘動作，5312斷路器C相重合成功。

2 事故原因分析

事故發生后，電站檢修人員隨即對線路保護裝置、主變保護裝置、#3/#4主變本體進行了檢查。

(1）電站出線保護按雙重化配置，配置了兩套完全獨立的線路保護。此次事故中，線路主一保護電流差動保護動作出口，跳線路側斷路器5313、5312 C相。線路主二保護光纖縱聯距離、光纖縱聯零序保護動作出口，跳線路側斷路器5313、5312 C相。調出線路故障錄波波形圖和兩套線路保護動作報文，故障期間線路C相都明顯出現了接地故障電流，因此兩套線路主保護判斷為線路C相瞬時性接地故障，出口跳閘線路側斷路器5313、5312 C相，5312斷路器保護RCS-921A重合閘動作，5312斷路器C相重合成功。5313斷路器由于主變零序差動保護動作，三相跳閘，沒有重合。

(2）電站主變保護也按照雙重化配置，配置了兩套完全獨立的主變保護。調出#3、#4主變4套主變零差保護動作報文，差流均達到12倍In以上，達到了零差保護動作值，故零差保護動作跳閘。因此對電站零差保護二次回路接線和主變本體進行了檢查。主變零差保護接線如圖2所示。

圖2 主變零差保護接線

從圖2可以看出，主變零差保護高壓側零序電流取主變高壓側CT自產零序電流，中性點側零序電流采用外接中性點CT。檢查變壓器高壓側CT極性和中性點側CT極性，發現CT二次電流回路接線正確。通過計算，以#3主變為例，#3主變A套零差保護動作報文顯示主變高壓側零序電流(主變自產零序電流）IH0=14.75In，主變中性點側零序電流IB0=4.29In，主變零序差流ID0=10.46In，ID0等于IH0與IB0的差值，說明了區外故障零序差流為兩側零序電流值差，驗證了主變零差保護CT極性接線正確。

檢查500 k V電纜及#3、#4主變一次設備狀況，未發現異常；查看主變色譜在線監測裝置，采樣正常。

(3）調出主變故障錄波波形圖，顯示中性點側零序電流波形發生了明顯畸變，因此對主變中性點側零序電流CT進行了檢查。檢查發現#3、#4主變中性點CT準確度等級為10P10、容量10 VA，與設計圖紙準確度等級5P20、容量20 VA不符。

從線路主一、主二保護動作報文上看，線路接地故障零序電流分別為2.4 A和2.26 A(線路CT變比為1 250/1），對應一次側零序電流值約為3 000 A。該電站#3、#4主變型號一樣，零序阻抗基本相等，因此每臺變壓器高壓側流過的零序電流一次值均為1 500 A左右。同樣以#3主變為例，#3主變高壓側自產零序電流IH0=14.75In，對應一次值為1 475 A。中性點側零序電流IB0=4.29In，對應一次值為429 A，遠小于上述分析1 500 A，因此初步判斷為中性點零序CT飽和。

對#3、#4主變進行檢查和升壓試驗，表明#3、#4主變無接地短路，說明此次主變零序保護動作是由中性點CT飽和導致。從整個動作過程可以判斷為輸電線路C相發生瞬時接地故障，兩套線路保護正確動作，由于接地電流較大，主變中性點零序CT飽和，零序差流遠遠大于差動動作值，導致主變零差保護在區外故障時誤動作跳閘。

3 暴露的問題

(1）使用了技術指標不滿足設計要求的設備。由于該電站尚處于生產與基建交叉工作期，設備安裝單位、監理單位、電站人員均未履行驗收流程對現場到貨設備認真驗收，使得明顯不滿足設計參數要求的設備未經驗收把關，沒能及時發現。(2）設備安裝調試中，現場試驗存在少檢漏項。未按繼電保護對電流互感器的勵磁特性有要求時應進行勵磁特性曲線試驗的規定，對變壓器中性點CT進行試驗。(3）生產交接驗收中，未有效開展生產驗收，未發現保護用CT未進行CT特性測試，最終造成零差保護誤動。

4 防范措施

(1）加強現場安裝調試工作和設備驗收工作管控，防止技術指標不滿足設計要求的設備投入使用。立即對涉及保護用CT、PT進行全面排查。(2）對主變中性點CT立即組織開展設備選型及更換工作，對更換后的CT特性做進一步測試分析，測試結果應滿足保護使用要求。(3）零差保護用中性點CT應具備良好的暫態特性，將高壓側和中性點側CT同時改進為TPY型，以防止零差保護誤動。(4）由于主變零差保護CT一側在變壓器高壓側，一側在變壓器中性點側，在區外單相接地時產生的不平衡電流可能造成零差保護誤動，有條件時應將零差保護中性點側外接零序電流互感器改進為三相電流互感器，以防止誤動。

5 結語

220～500 k V變壓器，單相接地短路是主要故障形式之一，特別是分相變壓器，變壓器油箱內部的相間短路不會發生，變壓器零序差動保護在反映單相接地短路時有較高的靈敏度。但變壓器零差保護對使用的CT特性要求較高，特別是中性點外接CT應具有良好的暫態特性，同時零差保護在安裝接線過程中的二次接線錯誤也不易發現。因此，在設備交接驗收中，除了驗收保護裝置邏輯功能以外，還應著重對CT特性和二次回路進行檢查，才能保證主變零差保護正確動作。

[1]高春如.大型發電機組繼電保護整定計算與運行技術[M].第2版.中國電力出版社，2010

[2]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].第2版.中國電力出版社，2002

2014-10-10

鄧濤(1976—），男，重慶人，工程師，研究方向:水電廠繼電保護及其自動化。