一起變壓器差動保護動作分析

王紹輝

摘 要：本文闡述了一起變壓器差動保護動作，根據過保護裝置中錄波的數據推斷出：造成本次差動保護誤動的原因是高低壓側電流相序接反，且高壓側實際所用CT變比與裝置整定CT變比不一致。

關鍵詞：變壓器；差動；正序接線；負序接線；CT串聯；區外短路

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0136-02

Analysis of the Differential Protection Action of a Transformer

WANG Shaohui

（XJ Electric Limited Corporation，Xuchang Henan 461000）

Abstract： This paper described the action of transformer differential protection， through the protection of data from the current wave device detects phase high pressure and low pressure sides were reversed， resulting in differential protection in the area outside the interphase short circuit malfunction，and the CT conversion ratio of the high voltage side was not consistent with the CT setting ratio of the device.

Keywords： transformer；differential；positive sequence connection；negative sequence connection；CT series；out of zone short circuit

1 情況說明

2016年4月3日晚上19：42，某110kV青陂變壓器差動保護動作，分別跳開該變壓器高、低壓側開關跳閘。

根據用戶反映得到如下信息：①故障發生時，當地雷電交加，低壓側出線的兩條線路保護的過流保護I段同時瞬時動作，二次故障電流分別達到了40A和21A。整定定值為20A，0s。懷疑是雷擊造成的短路故障。②線路過流保護動作的同時（相差幾毫秒），青陂變壓器的兩套差動保護同時動作。③青陂變壓器為兩圈變壓器，高壓側額定電壓115kV，無中壓側，低壓側額定電壓10.5kV。青陂變壓器采用主后一體配置，保護裝置為微機型繼電保護。

2 動作分析

2.1 初步分析

現場變壓器保護的設備參數和差動保護定值分別如表1和表2所示[1]。

根據設備參數可算出，青陂變壓器高壓側和低壓側二次額定電流分別為：

[Ihe=S3×Uh×Nh=50×1 0003×115×120=2.09A] （1）

[Ile=S3×Uh×Nh=50×1 0003×10.5×600=4.58A] （2）

根據事故前變壓器保護裝置中錄波的數據推斷出：高壓側和低壓側的電流相序均接反，應為正序接線，而實際為負序接線。此時，保護裝置軟件計算后高低側電流相位相差120°，而正序接線時保護裝置軟件計算后高低側電流相位相差180°，負序接線造成正常運行時變壓器保護裝置中已計算出了較大差流，該差流隨穿越性電流的增大而增大。所以，當低壓側區外發生相間短路時，由于穿越性短路電流很大，故差流也成比例增大，導致差動保護在區外相間短路時誤動。但是，通過波形分析軟件將高低兩側電流相序由負序還原成正序后，發現在低壓側相間短路時，差動保護仍出口。進一步分析可以發現：還原成正序接線后的保護裝置在事故前仍有一定的差流。

2.2 波形分析

根據圖1還原成正序后的錄波中的差流數據及差動保護動作方程可以推斷出差動保護應動作。從波形中還能進行如下分析：①從低壓側B、C相電流的幅值和相位（二者幅值相等，方向相反且無零序電流）可以初步推斷為低壓側母線或其出線在發生了B、C相間短路；②從主變高壓側三相電流可以進一步確認①中結論，因為對于YD-11接線的變壓器，當低壓側B、C相間短路時，此時與低壓側故障相對應的兩相中的滯后相（C相）電流最大，數值上是其余兩相電流的兩倍，且方向與它們相反。

經過上述分析后與用戶溝通，確認故障確實發生在低壓側的同塔雙回線路上，這也與線路保護動作行為恰好吻合。

綜上，該事故屬于典型的差動保護區外相間短路時主變差動保護誤動的情況，針對這類事故一般需考慮如下幾種可能性：①差動二次回路接線及各側CT極性，事故發生后，現場已通流排查，回路無誤；②區外故障是否導致CT嚴重飽和引起差動動作，如波形所示，故障電流較小，且故障電流中直流分量含量較小，排除此可能性；③保護裝置設置是否存在不合理之處。

2.3 真因分析

在定位到故障點并一一排除上一節前2種情況后，只能重點排查裝置的設置。中壓側接線方式鐘點數和低壓側接線方式鐘點數分別設置為12和11，與變壓器實際組別形式一致。

通過進一步分析發現，故障發生前，已有差流（三相均為0.05標幺），且高壓側和低壓側負荷電流之比為：0.21/0.23=0.91，如圖2所示。但根據2.1節中計算的高壓側額定電流/低壓側額定電流2.09/4.58=0.456，這顯然是矛盾的，任何時刻兩側的負荷電流之比都應等于兩側額定電流之比。

由此，基本可以斷定，裝置中某側的CT變比輸入錯誤，與現場不一致，導致該側額定電流計算錯誤，產生差流。差流與負荷電流大小有關，負荷電流小時，差動電流較小，區外故障時，短路電流很大，從而導致差動保護誤動。

后測得高側二次電流為0.068（平均）；低側二次電流為0.07（平均）；經過與基準值Ie相除之后得出差流有0.02Ie，得出CT變比確實有誤。

經過現場查找與觀察，發現主變高側CT一次繞組接線接成串聯接線（本應接成并聯），串聯接法為300/5；并聯接法為600/5，這就導致了正常運行情況下出現0.02Ie的差流。

至此，本次保護誤動的根本原因是：高壓側CT一次繞組接線錯誤，造成裝置輸入的變比和實際變比不一致，額定電流計算錯誤，導致區外故障時差動保護誤動。這也與用戶說的之前負荷增大時裝置頻報“差流越限告警”現象吻合。

3 結論建議

針對該事故及這段時間內收集現場的一些疑問，現對這起變壓器差動保護動作得出如下結論：現場變壓器高壓側CT一次繞組接線錯誤，CT一次繞組的串聯、并聯接線改變了電流互感器的變比，造成保護裝置輸入的變比和實際變比不一致，區外故障時保護裝置計算出較大差流，并達到了差動動作條件，導致區外故障時差動保護誤動。

參考文獻：

[1]國家能源局.DL/T 684—2012，大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則[S].北京：中國電力出版社，2012.