110kV主變差動保護誤動作事故淺析

謝小聰

摘 要：差動保護屬于繼電保護的一種類型，首先輸入電流互感器（TA）兩端電流的矢量差，達到設定動作值就會啟動動作元件，實現電路保護目標。本文首先介紹了差動保護的原理和誤動作原因，然后分析了110kV主變差動保護誤動作事故，最后總結了相關防范措施，以供參考。

關鍵詞：110kV主變；差動保護；誤動作；防范措施

在電力系統中，變壓器是一個重要的設備，一旦主變內部發生故障不能及時動作，就可能造成設備損壞，甚至影響整個電力系統的運行。在差動保護動作區，包括主變本體、CT和變壓器引出線等，該區域發生故障后能及時動作，其它區域則閉鎖不動作。在實際應用中，由于多種因素的影響，差動保護可能發生誤動作，以下結合實際案例進行探討。

1.差動保護的原理和誤動作原因

1.1 原理

差動保護的理論基礎是基爾霍夫電流定理：變壓器在正常運行時，理想狀態下輸入電流和輸出電流是相等的，此時差動繼電器不動作；一旦變壓器內部發生故障，此時故障點會出現短路電流，差動繼電器就會動作。從保護范圍來看，主要包括以下幾點：①引出線和內部繞組線圈的相間短路；②繞組匝間短路故障；③接地系統中的線圈和引出線發生接地故障；④變壓器CT故障。

1.2 誤動作原因

差動保護動作跳閘的原因，主要包括[1]：①主變及套管引出線發生短路；②保護二次線故障；③電流互感器短路或開路；④主變內部故障；⑤保護裝置誤動。具體到誤動作原因，一是勵磁涌流引起的；二是區外故障引起的；三是區內故障引起的，例如：①變壓器運行時，各側額定電流差異大；②變壓器一側帶有分接頭調節，電壓發生變化；③電流互感器本身誤差，或不同型號引起的誤差；④諧波和非周期分量對電流互感器產生的影響；⑤不同類型的負載導致各側電流的相位發生偏差。

2.110kV主變差動保護誤動作事故案例分析

2.1 案例1：二次回路多點接地

某110KV變電站的35KV開關在大修安裝期間，2#主變差動保護動作跳閘，跳開2#主變高、低壓側開關。現場情況：2#主變保護裝置的動作行為如下：11：05：55：819000000ms差動保護啟動，00193ms差動保護出口，故障錄波顯示35KV側電流回路V相突變電流為3.54A，引起的差動電流高于動作值1.1A，滿足保護動作出口的條件。檢查差動二次電流回路，可見主變保護屏側差動電流回路的中性點N端接地，開關機構箱內還有電流回路N端接地點，且一次設備、二次設備共用接地扁鐵接地。2#主變保護跳閘時，工作人員正常施工，焊工正在焊接主變中壓側的開關接地引線，電焊一次就出現主變動作。

分析其原因，其一變電站沒有采取二次回路抗干擾措施；其二存在多個接地點；其三接地網的等電位面不理想，不同位點會產生電位差[2]。因此，電焊作業時，電弧電流較大注入一次地網，此時地網電位差串入2#主變差動回路，產生V相突變電流2.54A，并引起主變差動保護誤動作。

2.2 案例2：各側流變極性不一致

某110KV變電站的1#主變在恢復送電時，工作人員停用主變保護跳閘壓板，差動保護壓板投入，1#主變帶35KV母線的負荷正常。在帶負荷向量測試時，1#主變差動保護動作，跳閘出口未投入，因此主變高、中壓側開關未跳閘。分析故障錄波波形，可見CPU啟動至保護動作跳閘這一時段內，高、中壓側的負荷均處于正常范圍，沒有形成突變的故障相電流，此時差動電流DI=0.3Ie，滿足差動保護動作條件，并延時160ms動作。檢查發現，高、中壓側的電流波形相位一致，不滿足各側負荷特性。正常情況下高壓側、中壓側分別屬于電能送端和受端，因此負荷方向相反，電流方向相差180度。基于此，初步判斷是高壓側和中壓側的流變極性不一致引起的。

進一步檢查發現，35KV段母線開關柜在改造時，I段母線開關閘、流變均更換，驗收時線路開關流變P1以母線為極性端；校驗時工作人員誤認為所有流變均以母線側為流變P1端，流變的一次、二次極性為同級性。實際上，主變中壓側的引線在連接時，P1指向變壓器，和以母線側為極性相反，導致中壓側流變極性和高、低壓側不一致，當負荷電流提高至一定數值，就導致差動保護誤動作。

2.3 案例3：SV接收軟壓板未投入

某110KV智能變電站，2#主變差動保護動作，跳開主變3個開關，具體情況如下：2#主變保護A柜928ms縱差差動保護動作，跳開主變三側開關；B柜929ms縱差差動保護動作，跳開主變三側開關。通過分析故障錄波數據，可見錄波均有差流，分析數據顯示2#主變的低壓側電壓、電流均為0，而且未發生零漂現象，但故障錄波器卻有采樣數據。查詢保護裝置SOE變位信息后，發現2#主變差動保護動作時，SV軟壓板均處于退出位置，導致低壓側的數據異常。因此，本次故障是因為主變低壓側母線設備發生相間短路，繼而引起穿越性故障電流，造成高壓側電流劇增，低壓側電流未采集到區外故障電流，因差動電流最終造成差動保護誤動作。

3.主變差動保護誤動作的防范措施

3.1 落實施工驗收制度

第一，施工期間，加強一次、二次交叉作業管理，確保回路檢查無異常，才能進行電焊作業。第二，在電流二次回路工作中，要徹底斷開保護裝置的電流端子連接片，落實隔離措施，不能使用臨時接地線，防止干擾信號影響差動保護裝置[3]。第三，規范主變差動帶負荷向量測試工作，測試前停用差動保護壓板。第四，和主變相關的電流互感器二次回路，恢復送電前進行極性試驗，避免極性接反引起的差動保護誤動作。

3.2 制定抗干擾措施

以《國家電網公司18項電網重大反事故措施》為依據[4]，將繼電保護作為一項重點，二次電纜的溝道敷設截面大于100mm2，建成完善的等電位接地網；開關場的端子箱內，采用截面在100mm2以上的裸銅排，并且利用銅纜連接等電位接地網；公用電流互感器的二次繞組和二次回路，只能在保護柜內一點接地。此外，制定電流互感器的極性接線規則，主變各側電流互感器的極性以母線側為準。如果電流互感器一次指向母線側、二次指向主變側，應在差動保護柜內一點接地。

3.3 加強軟壓板管理

在智能變電站中，SV采樣軟壓板應該和一次設備同步動作，即一次設備投入，軟壓板也應該投入；一次設備退出，軟壓板也應該退出[5]。工作人員在操作中，應該落實操作票制度，將SV投入軟壓板列入操作票。開關開啟時，和開關對應的SV投入軟壓板退出；開關閉合時，SV投入軟壓板投入。如此，能避免開關投入運行時，而SV投入軟壓板退出的隱患。

結語：

綜上所述，差動保護裝置，是保證電力系統安全運行的重要元件，文中結合主變差動保護誤動作事故案例，探討了事故發生原因，包括二次回路多點接地、各側流變極性不一致、SV接收軟壓板未投入等。對此，電力工作人員應該落實施工驗收制度、制定抗干擾措施、加強軟壓板管理，以提高變電站的運行性能。

參考文獻：

[1] 付威.110kV主變差動保護誤動作分析[J].電子世界，2016，（6）：128-129，133.

[2] 郭婷，林思思.一起雷擊線路引起主變差動保護誤動的分析[J].海峽科學，2012，（8）：90-92.

[3] 黃華.110kV變電站增量差動保護誤動原因淺析[J].科技創新與應用，2013，（15）：2.

[4] 霍思敏，湯吉鴻，徐宇新， 等.一起復雜事故的保護動作行為分析[J].電力自動化設備，2012，（3）：145-148.

[5] 熊友紅，鄔守鑫.一起110 kV線路差動保護誤動事故分析[J].電力系統裝備，2014，（5）：66-67.