成莊礦矸井35 kV站主變差動保護誤動作分析

常 杰

（山西晉城煤業集團成莊礦，山西晉城048006）

0 引言

電力系統繼電保護應該滿足可靠性的基本要求，然而實際運行中仍存在保護誤動作的現象。這不僅給電力系統造成了嚴重的危害，而且給生產單位帶來了不必要的損失，尤其是給高瓦斯礦井埋下了事故隱患，增大了風險，威脅到生產安全。本文結合成莊礦矸井35 kV變電站發生的一起10 kV線路出口故障主變差動保護誤動作的事故，分析電流互感器鐵芯磁飽和對差動保護的影響；并結合事故情況，就差動保護用電流互感器的參數選擇提出了建議，可供相關人士借鑒。

1 事故現象

2014年8月26日，矸井35 kV變電站10 kV出線主扇510開關過流Ⅰ段保護動作，同時1#主變差動保護動作。

2 事故分析

2.1 事故原因調查

經過初步檢查發現：主扇510開關所帶電機發生短路，而1#主變差動保護范圍內無故障點，因此認為1#主變差動保護純屬誤動。對1#主變進行了交接試驗，主要情況如下：

（1）對高、低壓側CT各二次繞組進行誤差特性測試，數據如表1、表2所示。

表1 高壓側CT誤差特性試驗結果（cos φ=0.8）

表2 低壓側CT誤差特性試驗結果（cos φ=0.8）

結果證明銘牌說明無誤，可以進一步證實高壓側CT二次繞組0.2級（1S1、1S2）、10P10級（3S1、3S2）使用錯誤。

（2）低壓側CT進行伏安特性測試，結果為合格，無異常。

（3）對保護裝置進行試驗，結果為合格，無異常。

2.2 電流互感器準確級次的選擇

電流互感器的準確級次，是以最大變比誤差和相角差來區分的，準確級次在數值上就是變比誤差限值的百分數。影響電流互感器誤差的因素有：

（1）與勵磁安匝（I0N1）大小有關，勵磁安匝加大，誤差加大。

（2）與一次電流大小有關，在超過額定值范圍內時，一次電流增大，誤差減小；當一次電流為額定電流的100%～120%時，誤差最小。

（3）與二次負載阻抗大小有關，阻抗增大時，誤差增大。

（4）與二次負載感抗有關，感抗加大（即功率因數減小）時，電流誤差將加大，而角誤差相對減小。

（5）與電流互感器本身的結構有關，如材料、制造工藝等。

由于電流互感器的誤差限值受到一次電流和二次負載變化的影響。因此，通常準確級次對應的誤差限值是指一次電流為（100%～120%）I1n，二次負荷為（0.5～1）Sn時的誤差限值。

在電流互感器二次繞組準確級次的選擇上，通常只需要能滿足準確度的要求即可，但是，保護回路所用二次繞組還必須滿足過流要求，即在一次電流成倍增長時，仍能將誤差限制在標稱值范圍內。

0.2 級屬精密測量用；電度計量一般選用0.5級；電流表計選用1級；繼電保護選用保護專用級（10P、5P）；差動保護選用D級。

2.3 綜合分析

主變差動保護回路接線圖如圖1所示。

圖1 變壓器差動保護原理圖

保護動作條件：i˙2′-i˙2″＞Izd。

系統在正常運行時，主變兩側電流均小于額定值，高壓側電流互感器0.2級計量繞組精度高，誤差限值為0.2%；低壓側電流互感器10P級保護繞組精度小，誤差限值為10%。差動保護要求誤差限制在10%范圍內，符合要求，這樣主變兩側差流小于整定值，即 i˙2′-i˙2″＜Izd。主變差動保護不動作。

10 kV出線主扇510開關所帶電機發生短路故障時，此線路電流成倍增長，差動回路中流過較大的穿越性電流。主變高壓側使用的二次繞組準確級為0.2級，在一次電流值超過額定值后，鐵芯迅速飽和，勵磁電流急劇增加，二次電流值不再增長，甚至減小，引起此繞組輸出電流值誤差迅速增加，遠遠超過了標稱值，超過了10%，無法正確反映一次電流值；主變低壓側使用的二次繞組為10P10級，雖然精度小，但一次電流達到額定值的10倍時，仍能將誤差限制在10%以內。這樣，差動回路中不平衡電流超過了整定值：i˙2′-i˙2″＞Izd，造成主變差動保護誤動作。

3 防范措施

為了防止由于不平衡電流的影響造成主變差動保護誤動作，制定以下防范措施：

（1）在選用電流互感器時，除應選保護專用繞組（10P級或D級）外，還應該適當增大電流互感器變比。

增大電流互感器變比，也就是增大一次電流額定值。這樣可以減小過流倍數，降低鐵芯的磁飽和度，減小差動回路中產生的不平衡電流，有效削弱勵磁涌流，提高差動保護的靈敏度。此方法簡單實用，可以有效提高差動保護動作的可靠性。

（2）加強施工管理。

為了避免施工過程中錯接二次線，必須加強施工管理，提高二次接線的正確率。

首先，要選擇有相關資質的施工單位。

其次，施工前要組織技術人員對施工單位的圖紙進行審核，將存在的問題反饋給施工單位，要求及時整改。

第三，施工過程中，要做好技術監督，要求施工單位照圖施工，不準隨意改動二次接線。

第四，工程完成后，組織技術人員按照圖紙進行二次線的驗收。然后聯系公司試驗中心（或者有資質的試驗單位）進行設備交接試驗，確保無誤后再投入運行。

[1]中華人民共和國能源部.進網作業電工培訓教材[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1992.

[2]白忠敏.電力用互感器和電能計量裝置設計選型與應用[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]賀家李，宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].3版.北京：中國電力出版社，1994.