某35 kV 變電站2 號主變壓器差動跳閘及10 kV出線528 重合復跳故障分析

李 飛

（國網山西省電力公司臨汾供電公司，山西 臨汾 041000）

1 故障情況簡介

2020-04-13T21:11:46:846 ms，某變電站 2 號主變壓器（以下簡稱“主變”）VW 相比率差動動作，跳開 302、502 斷路器，2020-04-13T21:11:47:327 ms 上東 I 線 528 保護過流 II 段動作跳閘，2020-04-13T21:11:47:896 ms 重合閘動作，2020-04-13T21:11:49:509 ms 后加速過流III 段動作復跳。 保護人員到站檢查，發現站內二次系統在U、W 相倒接，將2 號主變差動保護CAS226（南瑞科技）變壓器繞組接線定值由 200.1（11 點接線）改為 200.3（1 點接線）后，于2020-04-14T21:50 將2 號主變恢復正常送電，裝置差流為零，設備正常運行。

2 故障檢查

故障前某變電站10 kV 合環運行， 全站為不接地系統，1 號主變501、2 號主變502 各帶一段母線，分段 500 斷路器合位；35 kV 敦響線 313、1 號主變301、2 號主變 302 運行，浮響線 323 熱備。出現故障后，從以下幾方面進行了檢查。

2.1 動作情況檢查

調取裝置動作記錄，動作時序如下。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 號主變高后備U 相過負荷閉鎖有載調壓保護動作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A；2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 號主變VW 相比率差動保護動作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A；2020-04-13T21:11:47:327 ms， 上東 I 線 528 過流 II 段保護動作，U 相 IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms， 上東 I 線528 重合閘動作；2020-04-13T21:11:49:509 ms，上東 I 線 528 后加速過流 III 段保護動作，U 相 IU=26.74 A。

2.2 保護定值核對

核對保護定值及系統參數，與定值單整定一致。

2.3 2 號主變差動保護CAS226 保護校驗

2 號主變差動保護功能校驗， 重點對繞組接線定值與裝置差流進行驗證，當繞組接線定值為200.1（11 點接線）時，高壓側 U 相、低壓側 UW 相，差流平衡；當繞組接線定值為200.3（1 點接線）時，高壓側U 相、低壓側UV 相，差流平衡。 保護差流軟件計算與繞組接線定值對應無誤。

2.4 302 及502 電流互感器試驗

對2 號主變高、 低壓側電流互感器進行變比、極性、伏安特性試驗，變比正確，極性均為以母線為極性指向主變（減極性），差動組電流伏安特性數據正常。

2.5 設備檢查

停電后對2 號主變502 開關柜內情況、主變本體引出線進行檢查，均無對地、相間放電痕跡；試驗專業檢測主變本體繞組11 點接線形式無誤。

2.6 站內系統檢查

對302、502 電流互感器升流試驗中發現，UW相在二次端子排處倒接，進而對全站二次系統進行檢查，包括電壓互感器、出線電流互感器，均存在UW 相倒接現象。

檢查站內設備二次電壓，高低側三相電壓正相序排列且幅值正確，依此推斷站外系統接入站內母線排處為UW 相倒接，站內一次系統負相序。

3 故障分析

上東I 線528 重合復跳故障相別僅為U 相。 2號主變VW 相比率差動動作。

升流過程中發現，站內系統在二次接線端子排處UW 相倒接，由二次電壓正相序得出站內一次系統負相序結論。

2020-04-13T21:11:46:838 ms，2 號主變高后備U 相過負荷閉鎖有載調壓保護動作，IU=4.48 A，IV=2.12 A，IW=2.32 A。即2 號主變差動動作前高壓側W 相電流是UV 相的2 倍，符合“星角接線主變低壓側相間短路， 高壓側同名相中的滯后相為其他相電流2 倍”的故障特征，推斷出10 kV 出線發生過VW相間短路。

4 故障點查找

4.1 線路保護重合復跳分析

a） 時序數據。2020-04-13T21:11:47:327 ms，上東 I 線 528 過流 II 段保護動作，U 相IU=27.18 A；2020-04-13T21:11:47:896 ms，上東 I 線 528 重合閘動作；2020-04-13T21:11:49:509 ms， 上東 I 線 528后加速過流III 段保護動作，U 相IU=26.74 A。

b） 上東 I 線 528 線路 VW 相短路， 保護重合復跳，延時分別為0.5 s 過流II 段（定值為11 A/0.5 s）、0.5 s 重合閘、1.7 s 后加速過流III 段（定值為5.5 A/0.2 s）。

c） 后加速過流III 段動作超時，由于缺少電流波形，分析為528 開關重合成功后，故障電流暫時消失，在后加速保護時間展寬范圍內同一地點再次發生VW 相間短路，后加速過流III 段動作。

4.2 主變差動誤動分析

前期檢查主變高、低壓側CT 伏安特性、變比極性均正確；主變差動保護差流軟件計算與繞組接線定值對應無誤； 試驗專業檢測主變本體繞組11 點接線形式無誤。

故障模型：區外發生VW 相間短路，主變高壓側W 相電流是其余相的2 倍，因高低側極性一致，且主變11 點接線與定值參數一致， 本不應形成差流，但站內一次系統為負相序，先經主變本體11 點接線折算、再經保護軟件11 點接線計算后，形成差電流，造成VW 相差動動作。

依據主變本體 11 點接線：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U，得出低壓側相序也為負相序。

某變電站高低壓側電流在二次端子排處倒接，進保護裝置的實際相序變化如圖1 所示。

圖1 某站高低壓側電流在二次端子排處倒接進保護裝置的實際相序變化圖

依據軟件11 點接線定值進行差流計算：U’=U-V 比較 u；V’=V-W 比較 v；W’=W-U 比較 w，無法實現平衡； 依據軟件1 點接線定值進行差流計算：U’=U-W 比較 u；V’=V-U 比較 v；W’=W-V 比較w，可以實現平衡。因此，在將2 號主變差動保護中系統接線方式定值改為1 點接線后，正常負荷及區外故障時，差流均為零。

差流驗證：2020-04-13T21:11:46:846 ms，2 號主變VW 相比率差動保護動作，ICDU=0.58 A，ICDV=7.28 A，ICDW=6.82 A。

依據軟件11 點接線定值進行差流計算：U’=U-V 比較 u（0 比 0）；V’=V-W 比較 v；W’=W-U 比較w，得出U 相差流為0，VW 相差流相等，與主變保護差流數值吻合。

5 應用擴展

a） 若變電站內僅一次UW 相倒接， 二次側未進行倒接，可得如圖2 所示的向量圖。

圖2 一次UW 相倒接經主變本體11 點接線折算后一次向量圖

依據軟件11 點接線定值進行差流計算， 可以實現平衡：U’=U-V，V’=V-W，W’=W-U。

b） 若變電站內一次UW 相倒接， 二次側僅高壓側或低壓側進行倒接，以圖2 為基礎，保護裝置可測得如圖3 所示的向量圖。

圖3 一次UW 相倒接二次側僅高壓側或低壓側進行倒接向量圖

依據軟件1 點接線或11 點接線進行差流計算，均無法實現平衡。

c） 若變電站內一次正相序， 二次側高低壓側UW 相全部進行倒接，保護裝置可測得如圖4 所示的向量圖。

圖4 變電站內一次正相序二次側高低壓側UW相全部進行倒接向量圖

依據軟件1 點接線定值進行差流計算，可以實現平衡：U’=U-W，V’=V-U，W’=W-V。

d） 若變電站內一次正相序， 二次側僅高壓側或低壓側進行倒接，保護裝置可測得如圖5 所示的向量圖。

圖5 變電站內一次正相序二次側僅高壓側或低壓側進行倒接向量圖

依據軟件1 點接線或11 點接線進行差流計算，均無法實現平衡。

e） 11 點接線主變相序倒接的對照。11 點接線主變相序倒接的對照情況如表2 所示。

表2 11 點接線主變相序倒接對照表

6 結論

a） 變壓器的差流平衡涉及兩方面計算， 一是主變本體接線形式計算，二是保護軟件差流平衡計算，只有通過兩者計算后平衡，才能實現真正的平衡。

b） 主變本體接線形式計算，指正、負序電源接入主變，通過主變繞組接線方式，實現高、低壓側電流的角度、相序轉換。

c） 保護軟件差流平衡計算，指不論星轉角、還是角轉星，都是保持一側電流角度、相序不變，向另一側折算，要區分正、負序轉換后的不同。

d） 總結11 點接線方式可發現，超前相減滯后相，越減越超前（30°），滯后相減超前相，越減越滯后（30°）。