1、一起 110kV 主变差动保护动作的分析摘要：当变压器等设备发生一系列较为复杂的故障后，若继电保护工作人员对于故障点的位置以及具体发生原因无法进行及时准确的判断，就会导致在后续工作的开展过程中为相关问题的反措等环节带来了一定程度的阻碍，影响设备及系统的正常运转。所以笔者认为有必要对一些实际案例进行分析探讨。 关键词：差动保护 主变区内外故障 中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号： 一、系统的运行方式以及保护配置 实际一次系统运行主接线方式如下图 1 中所示： 图 1：一次系统运行主接线方式 （一）110kV 变电所 B 使用双母线接线方式，将甲线连接到 110kV的 I 段母线，并
2、且设置于运行状态，其主要供电电源来自 220kV 变电所A，而乙线连接到 110kVII 段母线，并同样设置于运行状态，其主要的供电电源来自 220kV 变电所 C。其中 110kV #1 主变和 110kV #2 主变处于分裂运行方式， 110kV 母联开关以及 10kV 母联开关处于热备用状态。 （二）主要终端变为 110kV 的变电所 B，在 110kV 变电所 B 并不配置任何线路保护设备；其中对两台主变压器分别配置差动保护、高后备保护、低后备保护和非电量保护措施，而对于差动保护措施，其二次电流分别采自 110kV 线路以及主变压器 10kV 侧 3 相的电流互感器，当差动保护产生动作
3、时，变压器两侧两台断路器同时跳开。而在 10kV 的线路上主要配置微机线路保护装置一套，在线路进行单相接地时保持不动作状态，发生相间故障的同时发出信号并且跳开对应线路的断路器。 （三）在 110kV 变电所 B 两侧（110kV 以及 10kV 侧）分别安装备用电源自投装置一套，使得 110kV 的两段母线间以及 10kV 两段母线间可以起到相互暗备用的作用。 二、事故的发生以及动作的过程 在 2008 年 11 月 07 日 02 点 22 分，110kV 变电所 B 的#2 主变差动保护动作，将 110kV 的乙线以及#2 主变 10kV 侧断路器跳开，而 110kV 的备用电源自投装置因
4、为受到#2 主变的差动保护动作产生的信号闭锁备自投而保持无动作状态，而 10kV 备用电源自投装置产生备自投动作，合上10kV 母联开关，通过#1 主变恢复对于 10kVII 段母线供电，差动保护动作后进行的所有过程都符合保护装置整定逻辑的要求，实际动作正确无误。 当对一次设备进行故障情况调查时发现：#2 主变 10kV 母线桥 C 相支持绝缘子有明显的放电痕迹，主变本体内部正常，在主变两侧的 6 只电流互感器内部并没有检测到其他故障或是异常发生。 根据相关的差动保护原理进行分析得知，当主变中性点不接地时，一侧发生了单相接地故障后，虽然引起一定的不平衡电流增大的现象发生，但是因为并没有产生较大
5、的故障电流，并且电容电流所引起的差动电流的值比较小，所以不会使得差动保护产生相应的动作，所以，当在这种情况下的时候，必须对差动保护的实际动作原因进行仔细的清查。 三、分析动作原因 为了能够尽快查清主变压器发生故障的根本原因以及故障具体位置所在，确保#2 主变差动保护动作行为的正确性，所以就整个事故发生的过程以及相应的保护动作实际情况做出以下的调查分析： （一）保护装置内部事件 2008 年 11 月 07 日 02 点 22 分，#2 主变差动保护动作，其 C 相差流显示为 3.42A，从保护启动动作到实际出口时间显示为 25ms，110kV 乙线路断路器跳开以及#2 主变 10kV 侧断路器
6、跳开；在 02 点 22 分 3 秒 515 毫秒时，10kV 备自投装置启动，在 10s 后，10kV 母联断路器闭合。 （二）故障时的数据采样 由于在 110kV 变电所 B 内部并没有安装任何故障波形录制器，并且在差动保护装置的内部也并没有安装任何的故障波形录制器，所以并不能通过其内部而对故障数据等进行直接采样处理分析。所以，我们通过对侧 220kV 变电所 C 内部的 110kV 故障波形录制器，以及 110kV 变电所B 内部的监控后台对相应的故障电流数据瞬间采样值进行分析并得出相应结果。 （1）在 220kV 变电所 C 内部 110kV 故障波形录制器所表现的波形图形如下图 2
7、中所示（具体线路 TA 变比为 1200/5）： 图 2：220kV 变电所 C 内部 110kV 故障波形录制器所录制的波形图形 （2）110kV 变电所 B 内部的监控后台获取的采样记录值，并从中取得:#2 主变的差动保护记录，具体值情况请参照下表 1 中所示（TA 的变比为：110kV 侧为 600/5，10kV 侧为 3000/5）： 表 1：#2 主变的差动保护记录 （三）分析保护动作 （1）我们根据 220kV 变电所 C 内部的 110kV 故障波形录制器进行相关分析：#2 主变 110kV 侧的 AB 的相电流相位基本保持一致，而 C 相电流则与 AB 相的相位刚好相反，当 2
8、5ms 以后，三相电流的幅值全部迅速衰退至零。 （2）我们根据#2 主变的相关故障采样值进行分析得出：主变低压侧B 相电流比较大，并且与高压侧的电流方向刚好相反，故障电流方向向10kV 系统，这就说明了在主变低压侧 B 相有故障，与此同时，我们考虑到#2 主变 10kV 母线桥 C 相支持绝缘子有明显的放电痕迹，并且根据主变高低压侧的实际故障电流数据以及相关电气关系，可以判断为主变低压侧发生了 BC 相之间的短路故障，其故障时电流分布图请见图 3： 图 3：YN 和 d11 连接组别变压装置在 bc 相短路以及相关电流分布示意图 (3)根据相关的差动保护动作电流差值分析：对后台的瞬时采样实际数
9、据进行相应的分析计算，差动保护在高低压侧电流的幅度值进行相应的换算后得到三相之间的差流值大小： Ida=-1.33+1.0=0.33A Idb=10.04-10.2=0.16A Idc=-0.6-4.115=4.7A 我们通过计算得出了 Idc 的有效值为 3.32A。比定值整定的要求为1A 的标准差动启动电流大，由于整个数据采样的过程中，1 个周波为 12个点，其计算结果与实际显示的故障差流 3.42A 有一定的数值误差。所以我们可以断定在主变低压侧发生了 BC 相的短路，而实际故障也符合上述的采样数据。 （四）一二次设备再次检查 通过绝缘电阻测试后，发现主变 10kV 母线桥 C 相支持绝
10、缘子绝缘电阻值几乎为 0 兆欧，对绝缘子的绝缘缺陷进行了证实。在 10kV段母线上，一条 10kV 线路在 1km 的位置的高压配变电器上，发生的 B 相接地故障，110kV 变电所 B 站内监控后台 02 点 22 分有相应的 10kV 线路接地告警信号。 通过对上述情况进行综合分析，并且得出的相关结论如下：#2 主变器区外 10kV 的线路上 B 相发生接地故障，使主变低压侧 C 相电压升高，导致主变低压侧区内 C 相母线桥某个支持绝缘子的发生接地故障，使得10kV 系统中 BC 相的故障，从而引发了#2 主变 C 相进行差动保护动作，在这个过程中的信号以及保护动作均是正常的。 （故障电流
11、主要分布图见图 4）： 图 4：故障电流主要分布图 四、总结 在一般理论性教科书中，对于差动保护的讲解，一般都讲述变压器高低压两侧发生区内短路故障时差动原理，也只是分析发生变压器区内故障时两侧的电压以及电流的向量关系。而少有以上所讲的变压器低压侧区内及区外同时发生接地故障而导致的差动保护动作的案例，且书面也多只是对幅值的变化以及相应的动作方程进行主要阐述，但是对于现场故障实际情况介绍的内容相对较少。 对于目前继电保护工程相关运行维护人员而言，其中大部分对于装置的实际检修过程的内容比较熟悉，而对于利用相关事故发生后所形成的波形以及相关数据为依据进行判断这一方面的知识还比较生疏，大多操作人员在面对
12、故障情况比较复杂的案例时，并不能在书中找到相应的理论内容进行及时的分析。在工程实践中，由于接线、运行方式的相互结合，导致了现场故障具有不同的表现形式，所以作为相关运行维护人员，必须在在对理论知识有一定掌握的基础上，同时能对相应的故障报告以及信号数据等进行详细的事故调查及分析，切实可行的对故障进行处理，最大限度的保障设备能够健康稳定的运行。 参考文献： 1 袁文嘉,李敏霞,姬希军等.一起区外故障引起主变差动保护动作的分析J.电力系统保护与控制,2009,37(23):130-132,136. 2 杨建辉,杨建勇.一起一次接线原因导致的主变差动保护动作分析J.继电器,2008,36(1):87-89. 3 张会文,张帅辉.一起 500 kV 主变差动保护误动分析J.电力系统保护与控制,2010,38(11):137-139,146. 4 赵炳成,沈立新,周军伟等.一起主变差动保护二次回路误接线事故的探讨J.变压器,2012,49(7):I0001-I0002.
