110 kV變電站主變壓器差動保護誤動分析

謝岳

摘 要：變壓器是電力系統中的核心設備，其運行狀態直接關系到電網的安全性和穩定性。對某110 kV變電站主變壓器的差動保護誤動事故進行了分析，通過現場試驗分析，提出了相應的解決方案，以望為相關單位提供參考和借鑒。

關鍵詞：110 kV變電站；變壓器；保護裝置；光電交換器

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.151

隨著我國工業化進程的不斷加快以及社會經濟的快速發展，社會對電力系統的安全、穩定運行也提出了更高的要求。其中，變壓器的安全、穩定運行直接關系到電力系統的安全、穩定，因此，為變壓器配置可靠的保護裝置十分必要。但當前變電站變壓器保護誤動的事故時有發生，嚴重影響了變電站的安全、穩定運行。基于此，筆者結合實例進行了分析和介紹。

1 事故概述

某110 kV變電站2號主變壓器差動保護動作，主變壓器高壓側和低壓側開關跳開。由于主變壓器差動錄波文件丟失，査看了主變壓器后備保護錄波文件，其顯示差動動作時，主變壓器高壓測后備無任何異常，低壓測后備保護啟動元件動作，并啟動了低壓測后備錄波。

2 事故原因分析

本站已運行近20年，于2010年二次系統改造為滿足IEC61850標準的數字化變電站。變電站承擔火車站、居民區、紡織廠等供電任務，負荷較重。在排除了主變壓器故障的情況下，初步判斷這是一次主變壓器差動誤動，就此對除主變壓器外的其他相關設備進行了分析和診斷。2號主變壓器差動保護動作時，低壓側電流和電壓同時出現了很大的尖波，幅值均為負值。經計算，電壓和電流的二次采樣幅值基本一致，低壓側所有模擬量通道同時出現向下的尖波，主變壓器差動計算的差流出現瞬時尖波，造成比率差動保護動作。同時，主變壓器高壓側后備保護正常，低壓側后備保護啟動，判斷為低壓側異常，與高壓側沒有關系。

通過就地監控對事故前后操作歷史記錄進行分析發現，2號主變壓器差動動作前進行了遠方投電容器操作。調看主變壓器低后備保護裝置的錄波文件記錄發現，低壓測后備保護啟動多次錄波，將錄波文件的時間和投電容器的時間進行了對比，基本吻合，即每次錄波啟動時都有投入2號電容器操作。歷史記錄中2號電容器均正常動作，缺陷記錄中無單只熔斷器熔斷的故障記載，且電容器加裝的放電電壓互感器（TV）經檢測正常，排除了2號電容器本體性能不良、沖擊合閘浦流和過電壓影響。

3 現場試驗

為了確定干擾源，找到解決問題的方法，在現場進行了試驗。由于所操作電容器間隔緊鄰2號主變壓器，所以，對2號主變壓器采樣系統進行了試驗。2號主變壓器退出運行，由1號主變壓器帶全站負荷，并充分采取了相應的安全措施，搭建了試驗平臺，對2號主變壓器低壓側DTI采樣數據進行了監視。

2號主變壓器低壓側采樣系統包括DTK調理單元及小信號傳輸線。其中，小信號傳輸線為屏蔽電纜（6根3組S1和S2，S1接入調理單元和ECVT本體，S2接入DTI和調理單元），用測試電腦通過光電交換器（0/E）連接至2號主變壓器間隔光交換機，并通過上DTK調理單元及小信號傳輸線取得采樣值。在測試中，使用以下公式來計算差流干擾的大小：

干擾保護電流差=干擾前保護電流-干擾最嚴重時保護電流. （1）

第1次試驗7次，每次對2號電容器進行帶負荷投切操作，并記錄DTI的采樣數據，結果如表1所示。

表1中的1～3組數據為模擬正常情況下的試驗數據；第4～5組數據為調理單元去掉S2小信號傳輸線連接，并將S2小信號傳輸線接人調理單元端進行短接的數據；第6～7組數據為調理單元去掉S1小信號傳輸線連接，并對調理單元原S1連接處進行短接時的數據。

由1～3組數據可得，在投2號電容器時，2號變壓器低壓側采樣值都存在向下的尖波，與實際故障波形相似；4～5組數據DTI和S2小信號傳輸線工作正常，未受到干擾；而6～7組數據中存在干擾較小，基本可以忽略，再配合4～5組數據得到的結論可認為，調理單元未受到干擾。由此可見，干擾來自投2號電容器投人操作時，S1小信號線受到的干擾，特別是A相干擾最大。

4 解決方案

4.1 2號主變壓器的解決方案

經過現場試驗確定了2號主變壓器解決方案——在調理單元保護信號輸出端增加濾波電容。增加的電容和調理單元的輸出運放等效電阻構成RC低通濾波回路，該濾波回路的截止頻率在10 MHz左右。對于10 MHz以上的信號，該回路就會起到濾波作用，濾掉高頻干擾；對于10MHz以下的低頻信號，基本沒有影響。所以，本次改動對保護信號的精度基本沒有影響，更不會對差動保護有影響。

在調理單元中的模擬量輸出端（保護用）增加濾波回路后，將2號主變壓器投入運行，對電容器進行了3次帶負荷投切試驗，試驗數據如表2所示。從表2可以看出，試驗結果良好，保護電流在投切電容器時沒有再出現較大尖波，濾波效果很好，可以濾除高頻干擾，且對保護信號的影響在允許范圍之內，可忽略不計。

2號主變壓器通過采取措施整改后，運行至今未再出現誤動現象，說明本解決方案可行。

4.2 1號主變壓器解決方案

對于1號主變壓器存在的問題，如果像2號主變壓器一樣現場修改調理單元明顯不合適。此外，調理單元和互感器為一一匹配關系，如果更換調理單元就面臨著重新調整互感器精度的問題，因此，需要一個更加完善的解決方案。經過研究發現，將同樣的濾波回路放在DTI交流采集回路中，不僅可以濾掉調理單元前的干擾，且即使從調理單元到DTI的信號線屏蔽受損，信號線受到干擾，也會被濾波回路將高頻干擾濾掉。此時，1號主變壓器就可通過更換DTI的交流插件消缺，只需要在停止1號主變壓器時更換一個插件，DTI的精度調整只需一個測試儀即可完成，不需在一次側增加工作量。

經過初步測試，修改DTI的交流插件可以實現對高頻信號的濾波，且測試結果表明，修改后的插件可以滿足保護及測量信號精度的要求。因此，1號主變壓器的解決方案就是提供新的DTI交流插件，并在合適的時機更換。

5 結束語

綜上所述，差動保護作為變電站變壓器保護的核心組成部分，得到了廣泛應用，且其正確動作對變電站的安全、穩定運行具有十分重要的意義。因此，相關技術人員要對變電站的變壓器繼電保護裝置誤動原因進行分析，采取合理、有效的解決方案處理，從而確保變壓器繼電保護裝置的正確動作，保障電力系統的安全、穩定運行。

參考文獻

[1]張豐和.數字化變電站主變壓器差動速斷保護誤動事件分析[J].廣西電力，2015（05）.

[2]宋根華，鄧雄偉，趙俊.110 kV變電站主變壓器差動保護動作原因分析與防范措施[J].安徽電力，2015（01）.

〔編輯：張思楠〕