主變差動保護區(qū)外短路引起誤動的動作分析

張立紅

主變差動保護區(qū)外短路引起誤動的動作分析

張立紅

（乾縣供電分公司 陜西咸陽 713300）

在某變電站10kV線路短路時，主變差動保護動作。經(jīng)查明，為定值中CT接線方式與現(xiàn)場實際接線方式不符，使變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)的30°相位差未得到補償所致。通過實際計算，當定值為常規(guī)（Y/△）接線方式而實際CT接線為星形時的差動電流和制動電流，可靠論證了此次誤動作原因。

差動保護；誤動作；CT接線方式；差動電流；制動電流

在電力系統(tǒng)中，變壓器是變電站、電源點的心臟，它的運行工況、故障率等對供電的可靠性和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。大容量變壓器也是重金、耗財設備。因此大容量變壓器必須裝設性能良好、工作可靠的繼電保護裝置。

差動保護是變壓器的主保護，差動保護是利用基爾霍夫電流定律中“在任意時刻，對電路中的任一節(jié)點，流經(jīng)該節(jié)點的電流代數(shù)和恒為零”的原理工作的。差動保護把被保護的變壓器看成是一個接點，在變壓器的各側(cè)均裝設電流互感器，把變壓器各側(cè)電流互感器副邊按差接線法接線，即各側(cè)電流互感器的同極性端都朝向母線側(cè)，將同極性端子相連，并聯(lián)接入差動繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是各側(cè)電流互感器的副邊電流之差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的：從理論上講，正常情況下或外部故障時，流入變壓器的電流和流出的電流（折算后的電流）相等，差回路中的電流為零。然而在實際運行中，由于種種原因，譬如，電器回路接線錯誤、定值整定不負荷規(guī)程等等，區(qū)外故障時變壓器差動保護誤動作的情況時有發(fā)生。如何是變壓器差動保護可靠躲過區(qū)外故障，提高正確動作率，對保證供電可考率、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。

1 問題的提出

2006年9月，110kV某變電站，發(fā)生了二號變壓器差動保護動作跳閘。（主變?nèi)萘?0000kVA，額定電壓110/10.5kV，額定電流262.4/2749.3A，保護型號為國電南自生產(chǎn)的PST621主變差動保護。差動保護各側(cè)CT變比：高壓側(cè)300/5，低壓側(cè)3000/5）保護動作后，相關(guān)班組分別對變壓器和保護裝置進行了檢查，經(jīng)查變壓器無缺陷，而同時得知，在距離此變電站100多米處，某單位施工造成了10kV電纜出線被挖斷，因此初步懷疑有可能是主變保護誤動作。檢查保護定值，裝置定值與定值通知單一致。隨后檢查了CT接線，主變高壓側(cè)和低壓側(cè)的CT接線都為星形接線，極性端都指向母線側(cè)。接線符合定值單中說明：差動保護各側(cè)CT接線都按星形。

在進一步查看說明書時發(fā)現(xiàn)，差動保護控制字2的D1置1，意即TA常規(guī)接線。至此問題找出，就是此次定值于現(xiàn)場實際不符。

2 主變差動保護相位補償原理

系統(tǒng)中的變壓器，多為Y/△-11接線組別，因此變壓器的低壓側(cè)電流超前高壓側(cè)30°，而差動保護要對變壓器高低壓側(cè)的電流進行比較，首先就要對此相位差進行補償。

（1）靠外部接線來補償。將變壓器Y側(cè)CT二次接成三角形接線，變壓器△側(cè)CT接成Y型接線，這種補償方式成為CT二次傳統(tǒng)接線（或常規(guī)接線）。但是這樣做的缺點是二次接線復雜容易出錯，△型接線導致CT斷線的判據(jù)復雜化，線電流作為額定電流幅值較大，容易引起電流互感器飽和。

（2）通過軟件算法來糾正。兩側(cè)CT均接成Y型，稱為CT二次全星形接線。高壓側(cè)電流兩兩相減，減出的線電流恰好與低壓側(cè)電流相位相同，用以同低壓側(cè)電流相比較。這樣做的好處是CT二次接線簡單化，便于判斷故障相；二次額定電流較小，CT斷線判據(jù)簡單。缺點是計算量大，試驗方法復雜。

現(xiàn)在的保護多為微機保護，這兩種方法都可以實現(xiàn)。一般廠家會建議使用后一種補償方式，即軟件補償。此時，就要在定值控制字中加以明確。

3 平衡系數(shù)的確定

因為變壓器兩側(cè)CT變比不同，為了補償正常運行情況下的不平衡電流，以變壓器高壓側(cè)額定計算電流為基準，在軟件中通過給低壓側(cè)電流乘平衡系數(shù)KPHL，達到補償不平衡電流的目的。

KPHH=1（高壓側(cè)平衡系數(shù)等于1）

KPHL=IHjsa/ILjsa（低壓側(cè)平衡系數(shù)等于高壓側(cè)額定計算電流除以低壓側(cè)額定計算電流）

4 差動電流和制動電流

PST621差動保護中，差動電流計算：ICD=∣KPHH×IHjsa＋KPHL×ILjsa∣，即考慮平衡系數(shù)后高低壓側(cè)計算電流向量和的絕對值。

制動電流計算：IZD=MAX（∣KPHH×IHjsa∣，∣KPHL×ILjsa∣），即考慮平衡系數(shù)后高低壓側(cè)計算電流絕對值中的最大值。

5 變壓器參數(shù)和保護定值

表1 變壓器參數(shù)和保護定值

6 計算

（1）計算在定值及接線均為Y型時，區(qū)外短路時保護的差動電流和制動電流。

例如：已知永安變的10kV母線阻抗在小方式下標幺值為X1小=0.3301，則當10kV母線出口處發(fā)生三相短路時，變壓器相關(guān)數(shù)值見表2。

表2 定值及接線均為Y型時變壓器相關(guān)數(shù)值

此時動作點位于制動區(qū)，如圖1所示。

（2）計算當定值為常規(guī)接線而CT實際接線均為Y型時，區(qū)外短路保護的差動電流和制動電流。

同樣已知永安變的10kV母線阻抗在小方式下標幺值為X1小=0.3301，則當10kV母線出口處發(fā)生三相短路時，變壓器相關(guān)數(shù)值見表3。

此時動作點位于動作區(qū)，如圖2所示。

圖1

表3 定值為常規(guī)接線，CT接線為Y型時的變壓器相關(guān)數(shù)值

圖2

7 結(jié)論

通過上述計算可以看出，當差動保護定值與實際CT接線方式不符時，由于保護裝置通過控制字判斷出CT已經(jīng)靠外部接線糾正30°相位差，故直接將CT高低壓側(cè)二次電流做比較，由于此兩側(cè)電流相位差150°，故產(chǎn)生了較大的差動電流，致使保護在區(qū)外故障時誤動作。

8 結(jié)束語

近年來，農(nóng)網(wǎng)改造工作大面積展開、變電站改造、增容項目不斷增加，為保證變壓器差動保護可靠、準確動作，增強電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高供電可靠性。所以從設備參數(shù)提供、定值計算、CT接線方式核對等環(huán)節(jié)層層把關(guān)，嚴格遵守施工、試驗、驗收、等程序，必須環(huán)環(huán)相扣、尊重科學，及時發(fā)現(xiàn)問題，避免事故發(fā)生，從而保證保護動作的可靠性和電網(wǎng)的安全性。

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TM407

A

1004-7344（2016）27-0078-02

2016-9-12

張立紅（1974-），女，技師，大專，主要從事電力變電、調(diào)度運行工作。