差动保护误动作（共10篇）
差动保护误动作 篇1
0 引言
电力系统的安全稳定运行直接关系到我们的日常生活以及工农业生产。而变压器是电力系统工作的核心设备之一,且其自身成本较高,所以加强变压器保护至关重要。差动保护作为电力变压器的主保护之一,一方面要防范外部短路时的不平衡电流,另一方面要防止励磁涌流所致的误动作。虽然差动保护是变压器最重要的保护,但其仍然存在很多缺陷。例如:国内变压器两端的电压最少也有2个等级,这就造成了变压器两端选择的电流互感器不同,进而在发生故障时会产生很大的不平衡电流,从而导致变压器差动保护误动作,在这种情况下,我们很难保证差动保护不误动。鉴于此,本文将主要探讨差动保护误动作的防范措施。
1 变压器差动保护的原理
为了更好地理解变压器差动保护的工作原理,首先要知道变压器的工作原理。我们把能将不合需要的电压、电流转化成需要的电压、电流的设备称为变压器,变压器的这种功能主要是通过电磁感应这一技术来实现的。其主要作用是:交换交流电压、交换交流电流和变换抗阻。变压器的主要工作原理是:利用铁芯上不同的匝数将发电厂提供的电压、电流转变成我们需要的。
我们目前使用的变压器主要是通过比较其两端的电压、电流数值大小以及电流的相位来实现差动保护的。我国目前对变压器所采用的差动保护主要有以下几种:比率制动式差动保护、分侧差动保护、差动速断保护等。
下面我们以比率制动式差动保护的动作特性为例,介绍主要的变压器差动保护工作原理。
比率制动式差动保护不仅可以在出现外部短路时很好地保护变压器,而且当发生区外故障时,也可以发挥很好的作用。它是差动保护中比较常用的一种保护措施,有很高的灵敏度,能反映变压器内部相间短路故障。但是它也有缺点,即不能很好地测量内部短路时流出电流的大小,对于励磁涌流等也没有很好的保护措施。
变压器的差动保护可以分为制动区和无制动区。对于制动区而言,当变压器带负荷运转时,由于外部电流增加,会造成不平衡电流的迅速增大;然而对于无制动区而言,差动回路的电流很小,不容易造成很大的不平衡电流,主要消除固定误差即可。所以比例制动式差动保护的动作特性是一条比例制动折线,如图1所示。
2 变压器差动保护误动作的原因分析
差动保护回路中的不平衡电流是引起变压器差动保护误动作的主要原因,而变压器的接线方式以及励磁涌流等都会造成不平衡电流的瞬间变化,所以,我们根据引起差动保护误动作的原因,大致将其分为:由不恰当的接线引起的变压器差动保护误动作、由励磁涌流引起的变压器差动保护误动作、由区外故障引起的变压器差动保护误动作以及其他原因造成的变压器差动保护误动作等。
2.1 由不恰当的接线引起的变压器差动保护误动作
在我们的日常生产和生活中,变压器的应用范围非常广泛,小到家庭,大到发电厂。不同情况下,变压器差动保护的线路连接方式也可能有很大区别,稍微出现一点错误就可能产生不平衡电流,造成变压器的差动保护误动作。尤其是对于新建的发电厂和变电站,由这种原因引起的差动保护误动作占很大的比例。所以,我们要严格按照产品说明书进行接线,并在安装完毕后使变压器带负荷运行,以检查其运行状况,在确保没有问题后再投入使用。
2.2 由励磁涌流引起的变压器差动保护误动作
励磁涌流也是引起变压器差动保护误动作的一个很重要的原因,它的特点是在变压器以及线路正常工作的情况下会很小。但在发生区外故障时我们就会发现它的变化,首先在发生短路的瞬间它依然会很小,不会引起差动保护动作,但当我们将线路故障排除时就会发现励磁涌流会瞬间增大,并且在励磁涌流逐渐变小的过程中,会产生不平衡电流,进而造成变压器差动保护误动作,在这个过程中,全部的励磁涌流都会流入差动回路。
2.3 由区外故障引起的变压器差动保护误动作
区外故障之所以能引起差动保护误动作,主要是因为在差动回路中产生了电流差。区外故障引起差动保护误动作的原因主要有:(1)虽然变压器正常运行,但是其各侧产生了不一致的额定电流。(2)当变压器的电压发生变化时,产生的不平衡电流可能会引起差动保护误动作。(3)随着变压器负荷量大小的变化,电流相位可能会发生偏差,进而造成差动保护误动作。
2.4 由其他原因引起的变压器差动保护误动作
(1)整定值的计算不合理造成变压器差动保护误动作。(2)由差动保护回路中的不平衡电流造成的变压器差动保护误动作。(3)在变压器使用过程中,档位的变化也可能引起差动保护误动作。因为当档位变化时,各侧的工作电流发生变化,然而电流互感器没有变化,这就造成了磁势不再平衡,导致新的不平衡电流,从而产生误动作。
3 变压器差动保护误动作的危害
变压器差动保护误动作会给我们的日常生产和生活造成很大的危害。变压器差动保护误动作会造成变压器在非正常情况下运行,从而对整个供电系统的稳定运行产生影响,进而可能会影响可靠供电,给用户造成损失。变压器差动保护误动作对整个供电系统的危害很大,也会直接影响到我们的用电安全,所以,我们应采取相应措施预防变压器差动保护误动作。
4 变压器差动保护误动作的预防及应对措施
(1)在新的发电厂或变电站投入使用之前,检查其差动保护的接线是否正确,是否严格执行了生产厂商的安装说明书,即检验变压器之间以及变压器与互感器之间的接线方式是否正确。检验的方法很多,有目测法、电压法等。只有检测完毕确保它们之间的接线没有问题,新发电厂或变电站才可投运。(2)为了减少变压器差动保护误动作,我们必须保证差动保护回路的不平衡电流尽可能小,这就对我们如何选择电流互感器提出了很高的要求。如果差动保护线路中的不平衡电流很小,就可以使差动保护装置的灵敏度提高,从而有效减少变压器差动保护误动作。(3)根据现场情况确定整定值。整定值的计算与励磁涌流有关,所以应减少励磁涌流的发生。(4)应定期派专人检查变压器差动保护的工作状况,从而尽早发现变压器差动保护回路中存在的问题,并予以解决。
5 结语
如今,变压器差动保护越来越受到人们的重视,但造成变压器差动保护误动作的很多因素都是无法避免的,所以我们要在安装的开始环节严把质量关,进而提高变压器差动保护的可靠性,降低差动保护误动作几率。随着经济的发展,变压器差动保护的应用前景必将更好。
摘要：介绍了变压器差动保护的原理,分析了变压器差动保护误动作的原因及危害,最后阐述了变压器差动保护误动作的预防及应对措施。
关键词：差动保护,原理,误动作,原因分析,危害,应对措施
参考文献
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[2]李贵存,刘万顺,刘建飞,等.用波形拟合法识别变压器励磁涌流和短路电流的新原理[J].电力系统自动化,2001,25(14):15~18
[3]徐岩,王增平,杨奇逊,等.基于磁通特性的改进型变压器保护方案研究[J].继电器,2003,25(9):9~14
差动保护误动作 篇2
【关键词】差动保护;相量分析;保护误动
TRT generating unit differential protection maloperation Analysis
【Abstract】Mainly introduces the working principle of differential protection,expounds maloperation caused differential protection of several situations and uses of phase analysis method．
【Key words】Differential Protection;Phase Analysis;Error Operation of Protection
0.前言
萊钢4#TRT发电机组进行大修，高压开关柜、发电机保护系统、励磁系统等全部升级更换，大修完毕后，在进行发电机组并网过程中，保护系统发比率差动保护动作信号。由于发电机组在大修后，发电机本体部分均进行了耐压试验，定子绕子及其引出线至并网柜部分均绝缘良好，现场技术人员判断差动保护动作原因为二次接线错误造成的，立即对二次回路进行了全面检查，如图1所示，2TA、4TA为差动保护两组电流互感器，发现A421与C441同相，C421与A441同相，改正后发电机成功并网。
图1 4#TRT发电机组一次系统图
1.发电机差动保护
4#TRT发电机组采用南瑞RCS-985SS系列微机综合保护装置，该保护装置根据相似保护功能分开，相对独立的原则，将主保护、后备保护、异常运行保护合理分配到两个装置中，共同提供一台发电机所需的全部电量保护，发电机差动保护为单独的一个微机综合保护装置。
1.1比率差动原理
比率差动的动作特性采用变斜率比率制动曲线如图2。合理整定Kbl1和Kbl2的定值，在区内故障时保证最大的灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。为防止在TA饱和时差动保护的误动，增加了利用各侧相电流波形判断TA饱和的措施。
图2 比率差动保护的动作特性
1.2差动速断保护
差动电流速断是纵差保护的一个补充部分。一般需躲过机组非同期合闸产生的最大不平衡电流。对于大机组，一般可取3～4倍额定电流。
2.造成发电机差动保护误动作的几种情况
2.1电流互感器极性
图3 差动互感器一二次接线图
单相CT一次侧输入端子一般按习惯标记为“P1”、“P2”；二次侧输出端子标记为“S1”、“S2”。按照减极性原则确定的同名端一般是P1和S1（同名端端子上会加*号标示）。同名端的含义可以简单的理解为它们电势变化的趋势是一致的，也就是说当一次P1端为高电势时，它的同名端也处在高电势。CT1一次P1端子接发电机侧，P2端子接并网柜侧，电流由P1流向P2，作为负荷P1的电位要高于P2电位。S1是P1的同名端，在二次，S1是高电位，S2低电位。从工程角度出发，可以认为它是个电池就行，对电池而言，其内部电流流向，肯定是从低电位（负端）流向高电位（正端），所以CT二次电流的流向是从S1流出，S2流回。对CT2来说，电流从P2流入P1流出，P1是低电位；那么相对应的S1也是低电位， CT2的2次侧电流从S2流出，S1流回。而保护装置输入回路也有电流变换，用的是小CT，对于RCS985保护装置，电流从I进，从I’出即认为电流是正方向。所以，差动电流互感器的极性判断大致可以归纳为：电流互感器CT1、CT2一次同名端P1都朝发电机侧或P2都朝发电机侧，则电流互感器的二次接线相同；其他情况则电流互感器的二次接线相反。在现场的实际应用中，因为电流互感器的一次倒换不容易实现，当发生极性相反时，常采用倒换电流互感器根部的二次接线，解决极性问题。
2.2电流互感器的变比及其等级
保护用P级CT准确级分为5P和10P两种。5P级误差低于10P级，但5P级的价格远高于10P级。保护装置整定计算时，CT的变比误差通常按10%计算。因此，保护用CT应优先选用10P级。并网柜侧的电流互感器和发电机中性点侧的电流互感器都选用10P级的，避免一侧选用测量级或计量级的，而另一侧选用10P保护级的情况。
2.3电流回路二次接线错误
4#TRT发电机组发生比率差动保护动作后，检查发电机差动互感器极性接线正确，我们立即对互感器至保护装置的电流回路进行了全面检查，发现中性点侧电流回路至保护装置的A、C两相电流线互换，造成了比率差动动作。
假设发电机中性点侧的三相电流分别为Iga、Igb、Igc，并网柜侧的三相电流分别为Isa、Isb、Isc,具体接线情况如下：
2.3.1差动保护正确接线
在正常情况下，差动电流回路正确接线的相位图如图4所示：
Iga-Isa=|Iga-Isa|∠0°，
Igb-Isb=|Igb-Isb|∠0°，
Igc-Isc=|Igc-Isc|∠0°，
由于Iga=Isa，Igb=Isb，Igc=Isc，所以
Iga-Isa= 0∠0°，
Igb-Isb= 0∠0°，
Igc-Isc= 0∠0°。
2.3.2差动电流二次回路极性相反
如图5所示
Iga-Isa=|Iga-Isa|∠180°，
Igb-Isb=|Igb-Isb|∠180°，
Igc-Isc=|Igc-Isc|∠180°，
由于Iga=-Isa，Igb=-Isb，Igc=-Isc，所以
Iga-Isa= 2Iga∠180°，
Igb-Isb= 2Igb∠180°，
Igc-Isc= 2Igc∠180°，
2.3.3 A421与C441同相，C421与A441同相
如图6所示
Iga-Isa=|Iga-Isa|∠120°，
Igb-Isb=|Igb-Isb|∠240°，
Igc-Isc=|Igc-Isc|∠0°，
由于|Iga|=|Isa|，|Igb|=|Isb|，|Igc|=|Isc|，所以
3.结束语
电厂差动保护误动作的原因分析 篇3
差动保护主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流的和正比于故障点电流,差动继电器动作。
变压器的差动保护都是纵联差动保护,反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。变压器纵差保护单相原理图中互感器二次侧采用环流法接线,对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如图1所示。
1 A卸煤变差动保护概况
电厂2×300MW机组卸煤变母线室A卸煤变压器装设三相完全纵差动保护,其动作原理为:三相任意一相差流大于动作值便启动差动保护出口,其动作逻辑框图如图2所示。
卸煤变母线室A卸煤变压器装设的三相完全纵差动保护接线图如图3所示。
当变压器在正常工作情况下,电流互感器TA1和TA2的二次侧电流差值为零,保护不动作。当电流互感器TA1与TA2之间发生故障时,造成二次侧差流,启动差动保护动作。其中,TA1的容量为20VA,其带额定负荷为0.8Ω。
一段时间以来,A卸煤变差动保护频繁误动作。2015年9月13日,A卸煤变负荷侧发生单相接地故障,A卸煤变高压侧开关差动保护动作跳闸。经分析,由于故障点位于差动保护范围以外,确认此次差动保护属于误动作。
2 误动原因分析
在A卸煤变所装设的差动保护中,变压器低压侧电流互感器二次侧电缆长708m,经实测,其电阻值约为3.5Ω,已经远远高于其额定负载阻值0.8Ω。
电流互感器特性分析:电流互感器在理想情况下视其为非功率元件,即一、二次侧电流值为正比关系,但实际中电流互感器会产生一定的误差,下面就其误差的产生原因做以下分析。
产生误差的原因:一是电流互感器本身造成的,二是运行和使用方面造成的(即负载阻抗)。
2.1 本身原因
由电流互感器得等值电路图入手分析,如图4所示。
I1,I2———一、二次电流;
Z1,Z2———一、二次绕组电阻和漏抗决定的阻抗;
Zu——电流互感器的励磁阻抗;
Iu———励磁电流;
R2———二次侧负载电阻。
可得:当Zu为常数时,Iu与I1成正比;当Zu→0时,即I1几乎全部流入励磁支路,变为励磁电流了。
电流互感器二次侧电流与一次电流之间的关系:
由上式可得,
当Zu→0时,I2∞I1误差几乎为零,即理想的电流互感器;
当Zu→∞时,I2→0电流互感器工作在最坏的状态。
可见,二次电流与一次电流之间的比例关系与Zu有很大关系。
2.2 负载阻抗原因
电流互感器铁心具有饱和的特性。当二次侧接一个额定负载时,若一次电流超出额定电流并继续增大,铁心中的磁通密度也会慢慢增高,导致铁心饱和,励磁电流大幅增加。我们在选择电流互感器时,要求:SN2(额定负荷)叟S2(实际负荷)。
设KTA为电流互感器的变化,其一次电流与二次电流有I2=I1/KTA的关系,在KTA为常数(电流互感器不饱和)时,是一条直线,如图5中的直线所示。
当电流互感器铁芯开始饱和后,I2与I1/KTA就不会继续保持线性关系,而是开始如图5所示,呈铁芯的磁化曲线状。此外,当电流互感器的一次电流I1等于最大短路电流时,其变化误差必须≤10%。
由上述分析可知:电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器的饱和度有很大影响。电流互感器铁芯饱和和二次负载过大导致了运行和使用中造成的测量误差过大。因为如果电流互感器的二次负载阻抗增加很多,超过自身的核定负载时,其二次端电压和电势就会增大,同时提高励磁电流,促使铁芯进入饱和状态,面对这种形势,电流中的一部分就会用来提供励磁电流,由此误差就产生了。
经分析,造成这次差动保护误动的根本原因便是TA1二次负载超出额定负载,当区外故障时,TA1饱和,与TA2形成差流,造成误动。如图6所示。
3 总结
差动保护对各方面的要求都很高,比如要求电流的幅值转变和相位转变的准确度高、电流互感器的剩磁小、接线准确牢固等,这对我们的日常维护工作也提出了很高的要求。系统故障时继电保护开始发挥作用,继电保护工作的正确性直接影响着对故障电流、电压传变的准确性。而由于故障时电流大幅度增大及其它客观原因的限制,导致电流互感器很容易出现饱和,而一旦出现饱和现象,其正确性就会大打折扣,所以对于继电保护所使用的电流互感器要求很高。由于各种保护工作原理不同,所保护的元件不同,对于电流互感器准确级和容量的要求也不同。本文通过一次由于电流互感器饱和而造成的差动保护误动现象,对导致电流互感器产生误差的原因进行了分析与研究,由于电流互感器二次侧负荷超过额定负荷所导致的互感器饱和,进一步造成了差动保护的误动作问题,已经基本解决了。
摘要：电厂卸煤变差动保护发生误动作现象,我们对其保护回路进行了具体研究,结合相应的保护原理,着重由电流互感器的特性入手,经过分析检验,得到结论,由于电流互感器二次负载超出了额定负载,导致差动保护误动作。
关键词：差动保护,误动作,电流互感器,二次负荷
参考文献
[1]刘学军.继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[2]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京:中国电力出版社,2007.
[3]天津大学电力研究培训中心.电力系统继电保护原理与实用技术[M].天津大学电力研究培训中心,1998.
[4]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].中国电力出版社,2011.
差动保护误动作 篇4
【关键词】带负荷测试；测试内容；测试数据分析
0.引言
差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护， 其运行情况直接关系到变压器的安危。下面就针对这些问题做些讨论。
1.变压器差动保护的简要原理
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。
2.变压器差动保护带负荷测试的重要性
变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变压器Y型侧额定二次电流时不乘以，而南瑞公司的保护要乘以。这些细小的差别，设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆，从而造成保护误动、拒动。为了防范于未然，就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。
3.变压器差动保护带负荷测试内容
要排除设计、安装、整定过程中的疏漏（如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等），就要收集充足、完备的测试数据。
3.1差流（或差压）
变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的，所以，差流（或差压）是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器），用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器），用0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压，并记录。
3.2各侧电流的幅值和相位
只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧A相、B相、C相电流的幅值和相位（相位以一相PT二次电压做参考），并记录。此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。
3.3变压器潮流
通过控制屏上的电流、有功、无功功率表，或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流、有功、无功功率遥测数据，记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，为CT变比、极性分析奠定基础。
4.变压器差动保护带负荷测试数据分析
数据收集完后，便是对数据的分析、判断。数据分析是带负荷测试最关键的一步，如果马虎，或对变压器差动保护原理和实现方式把握不够，就会让一个个错误溜走，得出错误的结论。那么对于测得的数据我们应从哪些方面着手呢？
4.1看电流相序
正确接线下，各侧电流都是正序：A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相。若与此不符，则有可能：
a.在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，比如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上，这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。
b.从端子箱到保护屏的电缆芯接反，比如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般由安装人员的马虎造成。
4.2看电流的对称性
每侧A相、B相、C相电流幅值基本相等，相位互差120°，即A相电流超前B相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°。若一相幅值偏差大于10%，则有可能：
a.变压器负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。
b.变压器负荷三相对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相时负荷小。
c.某一相CT变比接错，比如该相CT二次绕组抽头接错。
d.某一相电流存在寄生回路，比如某一根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减小。
若某两相相位偏差大于10%，则有可能：
a.变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小。
b.某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。
4.3看各侧电流幅值，核实CT变比
用变压器各侧一次电流除以二次电流，得到实际CT变比，该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大于10%，则有可能：
a.CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。
b.CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。
4.4看两（或三）侧同名相电流相位，检查差动保护电流回路极性组合的正确性。
4.5看差流（或差压）大小，检查整定值的正确性
对励磁电流和改变分接头引起的差流，变压器差动保护一般不进行补偿，而采用带动作门槛和制动特性来克服，所以，测得的差流（或差压）不会等于零。那用什么标准来衡量差流（或差压）合格呢？ 对于差流，我们不妨用变压器励磁电流产生的差流值为标准。比如一台变压器的励磁电流（空载电流）为1.2%， 基本侧额定二次电流为5A，则由励磁电流产生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我们衡量差流合格的标准。对于差压，我们引用《新编保护继电器校验》中的规定：差压不能大于150mv。如果变压器差流不大于励磁电流产生的差流值（或者差压不大于150mv），则该台变压器整定值正确；否则，有可能是：
a.变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。对此，我们有以下证实方法：根据实际分接头位置对应的额定电压或运行变压器各侧母线电压，重新计算变压器各侧额定二次电流，再由额定二次电流计算各侧平衡系数或平衡线圈匝数，再将计算出的各侧平衡系数或平衡线圈匝数摆放在差动保护上，再次测量差流（或差压），如果差流（或差压）满足要求，则说明差流（或差压）偏大是由变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致引起，变压器整定值仍正确，如果差流（或差压）不满足要求，则整定值还存在其它问题。
b.变压器Y型侧额定二次电流算错。由于微机变压器差动保护在“计算Y型侧额定二次电流乘不乘”问题上没有统一，所以，整定人员容易将Y型侧额定二次电流算错，从而，造成平衡系数整定错。
c.平衡系数算错。计算平衡系数时，通常是先将基本侧平衡系数整定为1，再用基本侧额定二次电流除以另侧电流得到另侧平衡系数，如果误用另侧额定二次电流除以基本侧电流，平衡系数就会算错。
d.5.1-5.4中列举的各种因素，都会最终造成差流（或差压）不满足要求，但我们只要按照5.1-5.4依次检查，就会将这些因素一个个排除，此处就不再赘述。
5.结束语
一起主变差动保护误动作原因分析 篇5
关键词：主变差动保护,误动,分析
1 故障前系统运行方式
该站为外桥接线站, 综自系统, 2台35kV主变。
306#为1#主变进线开关, 301#、101#为1#主变高低压侧开关。
304#为2#主变进线开关, 302#、102#为2#主变高低压侧开关。
300#为进线桥开关, 100#为低压母联开关。
故障前运行方式:
304#开关、302#开关、102#开关、100#开关运行, 即2#变通过低压侧母联100#开关带全部负荷运行。306#开关合位, 301#开关、101#开关热备用。
2 保护配置
1#、2#主变均配置南自PST641主变差动保护。该主变保护为成熟产品, 目前在系统内已安全稳定运行多年。
3 保护原理分析
3.1 差动速断元件
当任一相差动电流大于差动速断整定值时, 动作于总出口继电器, 用于在变压器差动区发生严重故障情况下快速切除变压器。差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流和空投变压器时的励磁涌流, 一般为6 ～12倍的额定电流。总出口动作后输出 4 副接点分别为 (X5∶1, X5∶2) (X5∶7, X5∶8) (X5∶9 5∶10) 和 (X5∶11, X5∶12) 。
3.2 比率差动元件
采用常规比率差动原理 其动作方程如下:
Id > Icd Ir < Ir0。
Id - Icd > Kcd (Ir- Ir0) (Ir Ir0) 。
同时满足上述两个方程时, 比率差动元件动作, 其中 Id 为差动电流, Ir 为制动电流, Kcd为比率制动系数, Icd为差动电流门槛定值, Ir0为拐点电流值, 建议将元件中的拐点电流Ir0设定为1.0倍的高压侧额定电流, 以保证匝间短路在制动电流小于额定电流, 即Ir < Ie时没有制动作用, 差动电流门槛判据不宜过小建议取Icd (0.4 ～0.8) Ie, 比率制动系数的整定可按以下的公式进行:Kcd = Kk (Ktx Fwc + U + Fph) ;其中 Kk为可靠系数 取1.3～ 1.5;Ktx为同型系数取1.0;Fwc为电流互感器的允许误差取0.1;U为变压器调压抽头引起的误差, 取调压范围的一半;Fph为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差, 取0.05;比率制动系数Kcd建议取值范围为0.3 ～0.7, 对于双圈变。
Id =∣IH + IL ∣;Ir =∣ IH - IL ∣/ 2。
式中IH 、IL 分别为高压侧和低压侧电流;均以流入变压器为正方向。在差动保护装置内, 变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校正, 变压器各侧的电流互感器均采用星形接线, 并且以指向变压器为同极性, 各差动元件的差电流、制动电流均可在采样值测量值菜单中实时显示, 或在主菜单实时循环显示, 以便于装置检测和运行监视。差动保护动作后共输出4副跳闸接点, 分别为 (X5:1, X5:2) (X5:7, X5:8) (X5:9 5:10) 和 (X5:11, X5:12) 。
4 保护误动原因分析
保护人员在故障发生后, 对一次设备、二次回路及保护装置进行了全面检查, 经现场查勘保护动作信息及故障录波报告, 当时的差动电流在动作区范围内, 差动保护应该动作。故障时候B相电流发生了很大的畸变, 差生了很大的差流, 造成保护误动作, 但此时系统三相电压均正常, 变压器等设备没有故障, 由此初步怀疑是装置内部故障。
将设备改冷, 对保护装置高、低压侧进行采样试验, 采样结果表明1#变保护装置高压侧采样准确, 满足运行要求, 而对低压侧采样试验时发现了问题, B项电流在拉升试验中不准确。低压侧B项采样数据如下:
根据以上分析, 本次差动保护动作的主要原因是该保护在投送变压器瞬间, 大冲击电流情况下, 由于保护采样板损坏, 采样电流误差较大, 致使保护差流大, 达到差动动作值, 造成保护误动作。为此考虑以下应对措施:
(1) 结合继电保护周期安检, 对主变差动保护采样进行细致检查, 重点检查采样电流是否平衡, 零序电流是否过大。 (2) 结合检修预试工作, 对主变差动保护进行交流采样试验, 尤其对运行时间较长设备进行电流拉升采样试验。 (3) 和厂家联系, 分析采样板故障发生的原因及预防改进措施。
5 结论
差动保护误动作 篇6
关键词：变压器,差动保护,误动,区外故障,事故分析
变压器差动保护是一种以变压器各侧电流的大小和方向为判断依据, 用作反应变压器内部故障的电力变压器的主保护, 对保证变压器的安全运行起着极其重要的作用。为此, 变压器差动保护的正确动作率, 对供电的安全稳定性意义十分重大。
1 事故经过
2006年7月10日19点43分03秒348毫秒, 220kV仙霞变附近受到强雷击, 110kV仙山1781、仙中1780线LFP-941A保护同时跳闸, 仙山1781故障为AB相接地故障 (二次最大短路电流47.43A) , 零序I段保护与相间距离保护动作跳开本线开关, 仙中1780故障为B相接地故障 (二次最大短路电流14.73A) , 零序I段保护与相间距离保护动作跳开本线开关, 与此同时, 110kV丰足变1#主变差动保护动作跳开了主变两侧开关, 对事故进行了调查, 从保护动作情况分析, 我们认为仙中1780、仙山1781线LFP-941A保护的动作行为是正确的, 而丰足变1#主变差动保护存在区外故障误动的可能, 以下是当时的运行方式 (如图1) 。
从保护后台动作信息可以看出, 在19点43分3秒时, 1#主变差动保护动作跳闸, 同时启动的有10kV霸电线保护和陈泥线保护, 从录波图看当时丰足变10kV母线上没有故障, 10kV霸电电源通过母分开关、1#主变向仙中1780、仙山1781故障点供应短路电流, 分析1#主变差动保护录波图看出, 1#主变110kV侧电流与10kV侧电流方向相反, 存在区外故障误动的可能。
2 检查与分析
事故发生后, 我们对1#主变本体及10kV母桥进行了详细的检查, 未发现故障点存在, 与此同时重点对1#主变差动保护进行检查, 情况如下。
2.1 二次接线检查
检查差动保护二次接线与图纸一致, 接线正确, 螺丝紧固未发现异常情况。
2.2 二次通流试验
从#1主变10kV开关CT一次通大电流, 及110kV套管CT二次侧通5A电流, 对差动保护电流回路进行检查。
从检查情况看出1#主变110kV套管B相CT存在分流现象, 进行绝缘试验发现B相套管CT二次接线端子内部存在接地情况, 用1000V遥表测其绝缘电阻值为0欧。对主变本体进行放油, 并拆开B相套管CT二次接线板, 检查发现B相差动用CT端子内部3K1连线金属裸露部分和引线过长, 碰到了变压器本体外壳造成了接地, 见图2。
2.3 保护动作原因分析
1#主变110kV套管B相CT二次接线端子3K1内部存在接地后分析差动保护误动的原因如下。
区外发生AB相接地故障后, 根据差动保护的算法:高压侧:IA’=IA-IB;IB’=IB-IC;IC’=IC-IA;低压侧:Ia’=Ia;Ib’=Ib;Ic’=Ic。
在区外故障时套管CT二次引出线由于短路电流的电动力影响, 造成了110kV套管B相CT二次接线端子3K1内部存在接地, 高压侧B相电流分流后, 区外故障时, 高压侧IA′、IB′因为实际输入IB电流的变小不能抵消主变低压侧的电流, 从而产生A相、B相的差流, 从主变差动保护录波图上看出存在A相与B相的差流, 引起了主变差动保护动作。
3 事故处理
该主变为江苏南通友邦变压器厂产品, 型号为SZ9D—31500/110, 1997年4月28日安装投运, 由于该主变存在着工艺不良的隐患, 1997年9月29日15:08分发生轻、重瓦斯、主变差动保护动作跳两侧开关。同时, 主变压力释放阀动作喷油, 当时通过取气样, 取油样分析, 断定为主变内部存在高能量放电故障后返厂大修过, 运行至此次事故再次发生。
查到故障原因后, 检修人员迅速提出解决方案, 现场对#1主变B相差动用CT端子内部3K1连线以及其他接线金属裸露部分进行包扎处理, 然后对二次电缆及接线端子进行绝缘试验, 试验合格, 设备恢复正常, 处理后至今运行稳定。
4 防范措施
对我局运行的江苏南通友邦变压器厂所生产的变压器进行一次排查, 结合年检进行CT二次绝缘测试。
在主变吊罩大修和新上基建项目时, 对一些比较隐蔽的缺陷要重点验收, 把好质量关, 比如:套管CT二次引线的绝缘是否良好、瓦斯继电器的绝缘是否良好、压力释放阀的绝缘是否良好等, 以确保主变安全稳定运行。
在变压器套管CT二次接线端子渗油缺陷处理后, 需进行CT二次绝缘测试。
通过检验和分析的结果发现, 二次电缆及接线端子的绝缘对差动保护动作有着不容忽视的影响, 尤其当二次电缆较长时, 影响更加明显, 所以应当在设计、运行及检修中加以重视。在投运前一定要做完相关规程规定的试验, 因接线错误等许多问题都会在试验中发现。最后, 当差动保护装置动作后, 应立即组织人员进行有重点、有针对性的检查, 分析判断故障的大体部位, 由大到小, 逐步排查。首先判断是主回路还是二次回路, 再从其下手。这样既节约时间, 又不会对生产造成负面影响。
参考文献
[1]李军.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社, 2002.
差动保护误动作 篇7
1 事故描述
110 kV罗么变为单母分段接线方式, 母联710开关热备用, 1号、2号主变分列运行, 运行方式如图1所示。
某日2:20, 110 kV罗么变2号主变差动动作, 跳开2号主变702、102 (III) 、102 (IV) 开关;同时, 永博271、唐石182、罗唐181线路速断动作, 唐石182线路重合未成。2:22, 罗么变1号主变差动动作, 跳开1号主变701、101 (I) 、101 (II) 开关;同时, 双乐171、双惠173线路速断动作。全所失电, 所有负荷无法转移。6:47, 地调将1号主变恢复运行后, 兴化调试送唐石182线, 唐石182线速断动作, 重合未成, 1号主变主变未动作。6:50兴化调试送双乐171线, 1号主变差动动作, 同时双乐171线速断动作。
2 原因分析
发生事故当天为雷暴雨天气, 罗么变2:20永博271、双乐171、双惠173线路发生永久性相间故障, 因而流过罗么变1号、2号穿越电流非常大, 同时主变差动保护接线组别整定错误, 最终导致主变差动保护误动作跳三侧开关。
2.1 接线组别整定错误造成较大差流
不平衡电流产生的原因大致分为[1]:稳态情况下不平衡电流;暂态情况下不平衡电流。其中稳态情况下不平衡电流的原因主要有: (1) 变压器绕组接线方式不同。 (2) 带负荷调分接头引起变压器变比的改变。 (3) 变压器各侧电流互感器的型号和变比不相同。
罗么变1号、2号主变高压侧CT变比为1 200/5, 低压侧CT变比为4 000/5, 线路CT变比为600/5。
2:22双惠173跳闸时, 1号主变同时跳闸。双惠173线路保护动作电流二次值为78.6 A, 反映到一次电流为9 432 A, 此时主变低压侧的一次电流为9 432 A。差动保护检测到的二次电流Id为11.8 A, 反映到主变高压侧的一次电流为900.3 A, 差动保护检测到的二次电流Ig为3.75 A。
接线组别整定为Y/△/△, 装置的平衡系数:高压侧K1为1/1.732;低压侧K2为0.318;差流Icd为:
接线组别整定为Y/Y/△, 装置的平衡系数为:高压侧K1为1/1.732;低压侧K2为0.1836, 差流Icd为:
差动保护的启动值Iqd整定为1.4 A小于1.58 A, 此时差动保护将启动。差动保护装置采样到的差流为2.85 A大于1.4 A。可见1号主变跳闸是由接线组别整定错误产生的。
2.2 试送唐石182线路1号主变差动未误动的原因
罗么变2台主变容量均为8万kV·A, 主变有110kV/10.5 kV 2个额定电压等级, 接线组别Y/△接线, 低压侧采用双分支接线。差动保护配置为南瑞科技 (城乡所) DSA-2321-3型变压器差动保护, 该型号保护全称为三圈变高中低三侧差动主保护。查阅110 kV罗么变主变电压电流回路设计图, 图中差动保护电流回路标有110 kV侧进线、10 kV分支一、10 kV分支二, 而没有标明中压侧接有电流回路 (如图2所示) 。继电保护整定人员按照常规思路, 认为10 kV分支一与10 kV分支二的电流回路同时接在保护装置的低压侧电流回路上, 并在装置内部进行电流矢量计算, 因此将接线组别整定成了Y/Y/△。而现场检查装置背板的电流端子发现, 实际将10 kV分支一电流接入了中压侧电流回路, 10 kV分支二接入了低压侧电流回路, 据此, 接线组别应该整定成Y/△/△。
对罗么变10 kV的4段母线来说, 10 kV II段母线及IV段母线的电流接入主变差动回路是正确的, 而10 kV I段母线及III段母线的电流接入主变差动回路则会产生差流, 且差流随着电流的增大而增大。因此在试送10 kV II母线上的唐石182线路时, 唐石182线路速断保护动作, 而1号主变差动保护未动作;在试送10 kV I段母线上的双乐171线路时, 双乐171线路速断保护动作的同时1号主变差动也动作。由此也说明这次主变跳闸是由接线组别整定错误产生的。
2.3 主变带负荷试验未发现有差流的原因
主变带负荷试验时, 带2组电容器, 容量为12 000kVar, 约占主变容量的15%。2台电容器的一次负荷电流Ie为660 A, 即Id1为330 A, Id2为330 A。此时, 反映到主变低一侧及低二侧的一次电流为330 A。低压侧CT变比为4000/5, 差动保护检测到的二次电流Id1, Id2均为0.412 5 A。此时, 反映到主变高压侧的一次电流为63 A。高压侧CT变比为1 200/5, 差动保护检测到的二次电流Ig为0.262 5 A。
如果整定成Y/△/△, 装置的平衡系数:高压侧K1为1/1.732;低一侧K2为0.316;低二侧K3为0.316, 差流Icd为:
如果整定成Y/Y/△, 装置的平衡系数:高压侧K1为1/1.732;低一侧K2为0.183 6;低二侧K3为0.316差流Icd为:
由此可以判断, 考虑到装置精度, 带负荷试验无法验证有差流。
3 暴露的问题
由于对罗么变1号、2号主变差动保护均与10 kV线路速断保护同时动作认识不够, 现场没有检查差动保护电流回路。当1号主变差动保护再次因10 kV线路故障引起误动时, 才检查了差动保护电流回路。整定人员业务水平有待提高, 工作不够严谨, 对保护装置电流回路接线方式的多样性和复杂性认识不足, 按照常规方式进行整定, 导致差错发生。对于主变差动保护带负荷试验认识不足, 没有认识到双分支、负荷电流小, 在带有限负荷进行带负荷试验及保护装置精确度限制的情况下可能无法暴露差动保护接线组别整定错误。
4 改进措施
(1) 做好日常的事故预想工作, 尽可能考虑各变电站的不同情况、各类事故, 针对恶劣天气做好危险点分析。制定具体的事故应急处理预案、事故预想等应急措施, 经常进行事故演练。
(2) 加强检修人员、操作人员及调度员的培训。针对保护装置电流、电压回路接线方式的多样性和复杂性, 多学习一些事故案例, 增加见识, 以提高对事故原因分析和判断能力, 确保事故处理准确无误。
(3) 要深入现场, 熟悉有关图纸、现场设备情况, 认真进行定值计算, 严格按照规定进行审批和核对。加强与施工单位、设计单位沟通, 对于不同于常规做法的地方, 将其作为重点内容特别提供给运行运行、生技、调度等部门, 从源头防止类似事故的发生。
(4) 应定期对差动保护二次回路进行检查, 利用每年进行的设备年检, 对差动保护二次回路进行试验, 保证设备的安全运行。
(5) 建立健全运行分析制度, 特别是对继电保护运行分析, 应每月进行一次, 做到有分析有总结。
5 结束语
运行实践表明, 如果主变差动保护接线组别整定错误, 只要有穿越电流流过主变, 主变差动回路就会产生差流, 且差流随着电流的增大而增大。由于负荷电流跟区外故障电流相比小得多, 在带有限负荷进行带负荷试验时, 很可能不能发现接线组别整定存在问题。因而这种误整定具有一定隐蔽性, 只有误动后才会发现。这起误整定部分原因是整定人员按照常规方式进行整定, 导致差错发生。影响变压器差动保护动作可靠性的因素很多, 除文中所述之外, 差动回路接线不正确、TA特性不良、调整不当、整定值不合理良等均会造成不正确动作。因此, 要从事故中汲取教训, 举一反三, 提高差动保护动作可靠性和电网的稳定运行水平。
参考文献
差动保护误动作 篇8
在电力系统中, 变压器是电力系统中重要组成部分, 变压器差动保护可以说是电力网安全稳定的可靠保证, 在电力网中具有非常重要的作用。变压器差动保护是变压器的主保护, 其保护定值的整定计算必须符合规程规定。对于ABB、GE、SIEMENS等国外保护装置, 其保护的参数配置非常灵活, 在整定及调试过程中, 要了解每个参数的功能, 并结合现场实际情况进行整定计算。一个小疏忽造成的隐患都是致命的, 会给电力网的安全稳定运行带来极大危害。
1 故障前系统运行方式及误动作过程
越南锦铺电厂变电站主接线为3/2接线, 包括2台主变间隔, 2条线路间隔、2台联络变间隔、1台启备变间隔, 系统图见图1。
2010年9月25日, 1号联络变, 2号联络变, 1号线路, 2号线路, 2号主变, 启备变正常运行, 1号主变停运。2010年9月25日04:34, 越南锦普电厂220 k V 2#线路发生单相接地故障, 致使2#线路距离保护动作三相跳闸 (线路未投重合闸功能) 。与此同时, 2#主变差动保护动作, 2号机组跳机, 厂用电切换至启备变运行。
跳闸事故发生后, 首先对主变及相关的一次设备进行一系列试验, 检查结果均正常。由此判断, 主变差动保护跳闸原因很可能为误动作。
2 保护型号及其原理
主变保护采用ABB公司生产的RET670保护装置。其装置适用于双绕组及三绕组变压器, 带有电流互感器变比匹配和矢量组补偿功能, 需要时保护软件内部能自动消除零序电流。保护采用双套配置, 两套保护装置并联运行, 均采用独立交流输入通道, 独立的跳闸输出, 独立的信号输出。可以在机组运行中随时监视各套保护装置的运行状态, 记录并保存保护装置的各种故障信息。
a) 保护采用比例制动原理, 其制动曲线设置为两段折线。差动电流为两侧电流向量和的模值:
制动电流为两侧电流模值之和:
式 (1) 、式 (2) 中，为各侧矢量电流值, A;
b) 差动保护的无制动部分用于非常大的差动电流, 无论是谐波或其它任何制动特性对此边界无效, 允许变压器在瞬时跳闸。差动保护的制动部分, 利用动作、制动特性进行比较, 差动保护动作特性为一个两折线, 两拐点的图形见图2。
注:其中Ie为额定电流, A。
3 主变误动保护分析
新建变电站的主变差动保护误动在主变差动保护误动比例大 (见图3) , 其原因基本包括如下几个方面[2]:a) 定值选择不正确或保护装置配置错误造成误动;b) 二次CT接线方式选择不正确造成误动;c) CT极性接反导致误动作;d) 相序接反导致误动作;e) CT中性点没有按一点接地原则接线导致;f) 开关操作回路存在寄生现象导致误动作。
在整套启动过程中及带负荷试运过程中检查了CT的幅值及相序, 并未发现异常, 主变差流正常。在一次通流试验过程中, 检查所有CT回路, 未发现异常。保护装置校验时也对相应的逻辑进行仔细检查。通过上述分析基本可以判断是保护定值选择不正确或保护装置配置错误造成的。
图3记录了主变差动保护动作前后各模拟量的情况。主变差动保护动作前, 主变高压三相电流平衡, 三相电压平衡, 中性点电流为0 k A;主变差动保护动作后, 主变高1侧中性点电流为0.2∠-52.2°k A, 主变高1侧中性点电流为1∠-126.0°k A, 中性点电流增加至0.8 k A, 由此可以说明故障点发生在主变区域外部。主变保护动作前, 高1侧与高2侧A相电流有明显增加, 电压A相有明显下降, 根据故障前后电流量及电压量变化情况, 可以判断出系统中发生了A相接地故障, 这与线路保护动作结果相互吻合, 见表1。
图3记录了主变差动保护动作前后波形及控制字的变化情况, 在主变差动保护动作前20 ms, 主变高压各侧及主变中性点电流都有明显波动。当主变中性点电流波动20 ms后, 主变差动保护动作。
根据表1和图3分析并结合一次系统及保护装置检查情况, 可以判断出此次主变差动保护误动作是由于系统发生单相接地保护造成的。
4 解决方法
ABB RET670可选零序电流消除, 为防止外部故障时的误跳, 需要在变压器在外部故障时可能出现零序涌流的一侧消除零序电流。通过整定参数的设定, 可以在差动电流和公共制动电流中完全消除零序电流, 并对各个单独绕组上进行设置。必须消除零序电流分量, 被保护变压器不能将零序电流换算到其它侧被保护变压器只有一侧能流通零序电流。在大多数情况下, 电力变压器不能完全将零序电流变换到其它侧。越南锦普电厂2#主变为YND11, 这种类型的变压器不会变换零序量, 但零序电流可在中性点接地的星形绕组侧产生涌流。在这种情况下, 若在星形接线侧发生外部接地故障, 将造成变压器的星形接线侧有零序电流, 但其它侧将不会有零序电流。这将产生假的差动电流, 如果这个差流足够大, 会造成正常变压器的误切除, 因此如果想要防止误跳, 就需要在工频差流中减去这些零序电流。
保护装置不开启零序补偿功能:
式 (3) 中, 1DL1、1DL2、1DL3为A、B、C三相的工频差动电流, A;1L1_W1、1L2_W1、1L3_W1为W1侧A、B、C三相工频差流, A;1L1_W2、1L2_W2、1L3_W2为W2侧A、B、C三相工频差流, A;Ur_W1、Ur_W2为W1侧与W2侧变比。
保护装置开启零序补偿功能:
其中, 式 (3) 不开启零序补偿功能, 式 (4) 开启零序补偿功能。当系统发生单相接地故障时, 主变的零序电流是由主变的中性点流向故障点, 当不开启零序补偿功能时, 零序故障电流的1/3就会被计入到每相差动保护的差流中。2号主变误动作原因是零序补偿功能未开启, 当系统中发生单相接地故障, 零序电流就被计入差流中, 使差动保护动作, 通过开启零序补偿功能后就能很好地解决上述问题。
5 结语
越南锦铺主变差动保护动作是由保护定值整定问题导致的误动作。国内厂家生产的保护装置, 零序保护功能一般不需要整定, 保护装置会根据变压器的接线形式进行默认整定。但对于ABB等国外的保护装置, 其保护的参数配置非常灵活, 在整定及调试过程中, 要了解每个参数的功能, 并结合现场的实际情况根据国内相关标准进行整定。
摘要：介绍越南锦铺电厂主变差动保护误动作的分析及处理过程。通过相关技术人员的现场检查和分析, 提出了导致主变差动保护误动作的原因。
关键词：差动保护,误动作,零序补偿
参考文献
[1]丁威, 卢继平.三峡左岸电站主变差动保护误动分析[J].水电站机电技术, 2006, 29 (4) :42-43.
差动保护误动作 篇9
提要：针对一起一个半断路器主接线母线失灵保护误动事故，分析了因为直流系统一点接地发生直流负接地现象，造成母线保护装置光耦开入回路导通，使失灵保护动作出口的原因。针对事故提出对策，做出母差保护开入板更换、完善了母差保护的双失灵开入回路及相电流检测的具体措施。
关键词：一个半断路器失灵保护；光耦；直流接地
中图分类号：TM771
引言
电力系统的母线是发电厂和变电所中最重要的电气设备之一，往往是电力系统汇合的枢纽。因此，母线故障率尽管少，却是电气设备中最严重的故障，后果十分严重，特别是500千伏系统将造成电力系统瓦解，使大面积用户遭受停电，人员伤亡并使电气设备遭到破坏，因而对母线保护装置的 动作可靠、灵敏、迅速性、抗干扰性要求更为严格，母线故障时应有足够的灵敏度，区外故障及装置本身故障保证不误动。由于系统的要求，当母线上发生故障时必须快速切除；保护装置必须十分可靠和有足够的灵敏度。
断路器失灵保护是母线保护一个重要组成部分。目前一个半断路器主接线方式下的母线保护，与一个半的断路器失灵保护配合，完成失灵保护的联跳功能。当母线所连接的某个断路器失灵时，该断路器的失灵保护动作接点提供给保护装置。保护检测到此接点动作时，经小延时联跳母线的各个连接元件。只有在检测到电网有扰动时，失灵联跳才有可能动作，但是直流负极一点接地造成继电保护光耦出口动作，特别是早期产品失灵开入没有电流闭锁，而且光耦开入回路是单开入，不符合出口继电器动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）的要求。失灵开入接点发生误碰、或者单端直流接地时往往发生误动作，使母线所在断路器跳闸，造成事故危害很大，必须引起高度重视。
1、事故经过
500千伏XX站220千伏设备采用一个半断路器主接线方式。2015年8月27日，220千伏Ⅱ母线保护屏第I 套RCS-915E母线保护失灵开入频繁动作，在3分钟时间内开入变位共计23次，导致RCS-915E母线保护误保护动作，2223开关、2233开关、2242开关、2253开关、2263开关误跳闸。当时站内无工作，故障发生后，运行人员发现220千伏Ⅱ母线保护RCS-915E母线保护失灵保护信号灯亮，同时失灵保护动作，17：50，检修人员到站检查设备，经过检查确认RCS-915E母线保护装置失灵开入，造成所在Ⅱ母线断路器跳闸。
2、事故原因分析
电网一个半断路器主接线方式下母差、失灵保护的配置原则应符合规程要求。电网XX站是1986年建设的变电站，母线保护投产时间较早，为2004年安装的保护装置，其中220千伏一个半断路器主接线的母线保护的失灵保护仅仅是边断路器保护一路失灵接点输入。虽然母线保护发生故障的几率较低，但是有关失灵回路反措的没有具备，是发生母线保护失灵保护误动作的主要原因。
⑴ 母线失灵保护动作逻辑
每条母线应配置两套母线保护，两套母线保护使用边断路器的失灵启动直跳。为防止开入电缆误碰等接地原因导致保护误动，失灵及母差直跳等跳闸回路在开入设计时，设置双开入。当线路或主变故障、且边开关失灵时，由该边开关的失灵保护输出两路失灵接点，启动母差保护中的失灵直跳功能，母差保护内部失灵接点进行“逻辑与”判别，确认无误后对故障点进行隔离。
当线路或变压器等元件保护对该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时该断路器所在母线，以上失灵的过流元件判别和时间元件判别在断路器保护中完成，断路器输入到母线保护中的失灵直跳功能仅仅是为失灵保护提供跳闸出口。
⑵光耦接地动作分析
保护人员调取母线失灵保护误动作故障录波信息，电流电压未发生异常波动，确认220千伏Ⅱ母线未发生变化，RCS-915E母线保护的失灵直跳功能属于误动作。经现场监控系统反映，确认在误跳闸同时，第二组直流负极接地。发现2231断路器保护失灵到母差保护的电缆接点负电源的电缆芯绝缘为0MΩ。导致了Ⅱ母线保护屏第I套 RCS-915E母线保护的失灵保护用光耦隔离元件瞬时承受电压达到110V（额定电压的50%）。
对2231断路器保护启动RCS-915E母线保护的失灵回路误动作的分析。当3D46电缆芯发生绝缘问题时，光耦两端瞬间形成110V正向电压，此电压达到动作电压及功率，引起光耦二极管正向导通，母线保护失灵开入，母线保护误动，引起跳闸，如图1所示。
⑶模擬事故发生试验过程
为了再现事故过程， 结合本站500千伏Ⅱ母线停电，保护人员将同类型500千伏Ⅱ母线保护的进行光耦动作电压测试，将220千伏Ⅱ母线保护的光耦板装入500千伏Ⅱ母线RCS-915E保护，对RCS-915E母线保护的光耦动作电压进行了测试。测
试电源准备，需准备两路直流电 源：
一路为保护装置提供工作电源，输出为220V DC，加在“装置电压”端；另一路由继电保护试验仪提供，为电路提供可调大小的正负电源加在“光耦电压端”。
为确保电源有相同的参考电位，应将两台试验仪的接地端同时接地，两台试验仪的直流电压“负”端，用导线相连，此时两台试验仪的“负”端与 “地”等电位。
将继电保护试验仪的直流电压“正”端接至ZD15，对应保护中支路失灵开入。采用逐次逼近的方法，将电压从60V递增，步进电压为1V，直到支路失灵开入置1。支路失灵开入置1后，将电压逐次递减，直到支路失灵开入返回。
以上试验结果见表1。
⑷光耦动作的根本原因是动作电压低
由表中看到，2004年的产品显然不符合规程规定动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）的要求。实际测量动作电压为96V（额定电压的43.6%），返回电压为95V（定电压的43.1%）；同样不合格保护装置返厂检测结果是：动作电压开入分别为96.2V（43.7%）、98V（44.5%），返回电压为95V（43.2%）、为97V（44.1%）。测量中的符合规程要求的是近期投产的保护装置，可见厂家已经进行了重要的改进。
220千伏Ⅱ母线保护第I 套装置光耦动作电压不符合反措强电光耦导通动作电压大于60%、小于75%额定直流电源电压要求。因此事故结论：2231断路器保护失灵到母差保护的电缆接点负电源的电缆芯绝缘为0MΩ是事故起因，而保护装置动作电压不符合反措要求是造成此次事故的直接原因。
3、本次事故的经验教训
通过本次事故的分析，提出对策并且实施。
⑴ 母线失灵保护开入应符合出口动作电压要求
严格执行华北调局继（2005）7号《关于继电保护光耦回路研讨论会会议纪要及整改措施》中的规定：强电光耦导通动作电压大于60%、小于75%额定直流电源电压。为防止光耦误导通，所有牵扯到失灵及母差直跳、非电量等跳闸回路的开入一律采用强电中间继电器，以增加可靠性。动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（设计额定功率为5W）对直跳回路开入进行重动。
⑵ 完善母线失灵保护开入使用“逻辑与”原理
为提高保护的安全性，失灵及母差直跳等跳闸回路在开入设计时，设置双开入即“逻辑与”，以防止开入电缆误碰等接地原因导致保护误动。同时在断路器保护装置增加双路重动继电器，分别对母线保护双开入进行重动。在今后的验收、技改工作中严格按照要求执行，完善母差保护的双失灵开入。
严格执行2012年国调中心下发的《国家电网公司十八项电网反事故措施》，事故发生后，山东省检修公司运检部组织排查同一批次的母差保护，共涉及23站60多套不合格保护，安排保护轮停更换光耦插件板。
⑶ 加强对直流系统的绝缘检查
采用施工中拆线包扎绝缘胶布的方法，一旦发现直流系统接地，应立刻处理，对一点母线接地故障特别重视。提醒现场工作人员，改变直流一点接地危害不大，两点接地才跳闸的观念，加强施工工具的绝缘处理等措施。
⑷ 提高验收、技改二次施工工艺管理
重视运行中装置的补充检验，例如对运行中的装置进行较大的更改或增设新的回路后的检验；检修或更换一次设备后的检验；运行中发现异常情况后的检验；事故后检验，加强回路绝缘检查。
⑸ 增加失灵扰动就地判据
为防止误动，在失灵联跳逻辑中加入了失灵扰动就地判据，并带有50ms固定延时，见图2。当接点误碰或直流电源异常时，而失灵就地电流判据又躲不过负荷电流的情况下失灵联跳误动，设计了失灵扰动就地判据：稳态判据： Iφ>1.1In
或 |3I0-3I0p|>0.03In 展宽5s（3I0p为30s前3I0的值）
或 失灵启动前3I0<0.08In 且失灵启动后3I0>0.1In
或 失灵启动前3I2<0.08In 且失灵启动后3I2>0.1In
暂态判据： Σi| >0.2In展宽5s
只有在检测到电网有扰动时，失灵联跳才有可能动作，大大提高了失灵联跳的安全性。
4、结论
一个半断路器的母线保护不像其它的主接线例如双母线带母联带有复合电压闭锁，国网公司规定，一个半断路器的母线保护不经过所在母线二次电压闭锁。随着检修范围增大，母线保护误动作切负荷的危险性加大，安全性更加重要，因此应该提高对防止直流回路一点接地引起母線失灵保护光耦接点闭合，使保护出口误动作的重视，对于光耦接点开入的启动失灵保护必需采用“逻辑与”加上闭锁失灵扰动就地判据手段，特别注意对于早期的不合格产品，必须严禁光耦回路直流系统一点接地，及时通过技术改造，达到母线失灵保护不误动的反事故措施落实。
参考文献：
【1】丁书文.断路器失灵保护若干问题分析.电力系统自动化.2006，30（3）；89-91.
【2】RCS-915GD微机母线保护装置技术及使用说明书 南瑞继保电气有限公司2010.2
作者简介：
第一作者：李阳（1987-）男，山东潍坊人，国家电网山东省检修公司，助理工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护
第二作者：陈健（1983-）男，山东济南人，国家电网山东省检修公司，工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护
第三作者：李超（1981-）男，山东枣庄人，国家电网山东省检修公司，工程师， 研究方向：电力系统继电保护运行维护
变压器差动保护常见误动分析 篇10
关键词：励磁涌流,电流互感器,二次接线
0 引言
差动保护是变压器的主保护,其原理是反应流入和流出被保护变压器各端的电流差。一旦出现保护区内故障,差动回路中的电流值大于整定值,差动保护就会瞬时动作;而发生保护区外故障时,差动保护则不应动作。在运行中,差动保护回路会受到变压器励磁电流、接线方式、电流互感器误差等因素的影响,因此需对变压器常见误动原因进行分析,以便采取相应措施减少变压器误动事故的发生。
1 常见误动原因分析
1.1 电流互感器型号及变比选择错误
由于差动保护各侧采用的电流互感器的电压等级、变比、容量和磁饱和程度都不一致,因此差动回路中总存在不平衡电流,且不平衡电流随着一次电流的增大而增大。为此,需在电流互感器的结构、铁芯材料等方面采取措施,使电流互感器一次侧通过较大的短路电流时铁芯也不易饱和。带有气隙的D级铁芯电流互感器具有上述功能,是专用于差动保护的特殊电流互感器。
选择电流互感器变比时,可在原常规基础上,根据经验适当增大1～2档,即适当地选取大变比的电流互感器。这样可降低短路电流倍数,减少差动回路中产生的不平衡电流,有效削弱励磁涌流,提高差动保护灵敏度,从而有效防止变压器差动保护误动。
在正确选择电流互感器型号和变比的同时,电源侧和负荷侧的电流互感器应尽量选用同一厂家的,以保证伏安特性及相关数据平衡一致。这是因为即使电流互感器型号和变比选择正确,细微数据的不同也会导致差动保护误动。
1.2 电流互感器二次回路接线错误
在变压器正常运行或保护区外发生故障时,为了保证差动保护不误动,就必须调整电流互感器二次回路接线,使变压器的电源侧和负荷侧的电流互感器二次接线中的电流相位一致,差动回路中的不平衡电流接近于零;而在保护区内发生故障时,变压器的电源侧和负荷侧的电流互感器二次接线中的电流相位相同,流入差动回路中的电流为两侧电流之和,保护可靠动作。
变压器常采用Yd11接线方式,因此其两侧电流的相位差为30°。如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式,那么两侧的二次电流由于相位不同也会产生一个差电流流入继电器。所以通常将变压器星形侧的3个电流互感器接成三角形,将变压器三角形侧的3个电流互感器接成星形,以校正二次电流相位。
Yd11接线变压器的差动保护原理接线图如图1(a)所示。
为星形的一次电流,为三角形的一次电流,后者超前前者30°,如图1(b)所示。现将星形侧电流互感器改为相应的三角形接线,那么其二次输出电流为,刚好与、同相位,如图1(c)所示,如此便实现了差动回路两侧电流同相位。但当电流互感器采用上述连接方式后,三角形侧的差动臂中的电流增大了倍。此时为了保证在变压器正常运行时及保护区外故障时差动回路中没有电流,就必须将该侧电流互感器的变比加大倍,以减小二次电流,使之与另一侧的二次电流相等。
目前,保护装置多采用微机保护,继电器可通过本身的设定对相位进行转换,因此TA只需接成Y/Y型即可。
变压器差动保护常因电流互感器二次接线错误而误动,因此投运前,须进行差动回路二次接线极性试验,测量差动继电器的差电压、差电流,以保证差动回路接线的正确性。
1.3 二次负载在最大短路电流下不能满足互感器10%误差曲线要求
变压器接入系统的容量发生变化(如更换电源点)或保护投运前,除需按规定对变压器差动保护进行常规的试验外,还需根据差动保护区外短路故障时穿越变压器的最大短路电流和实测的差动回路二次负载值,校核保护用电流互感器10%误差曲线是否满足要求,以保证电流互感器误差不超过10%。
在最大短路电流情况下,如果实际回路二次负载值超出了满足互感器10%误差曲线的二次最大允许负载值,那么发生保护区外三相短路故障时,差动保护可能误动。在这种情况下,应根据实际情况适当增大差动保护用电流互感器变比,并重新校核电流互感器的10%误差曲线,使其满足要求。
1.4 差动保护二次电流回路接地方式不当
差动保护二次电流回路接地时,各侧电流互感器的二次电流回路都须通过一点接于地网,这是因为变电站的接地网络间并非绝对等电位,当变电站发生短路故障时,较大的电流流入地网,各点间的电位差会较大。如果差动保护二次电流回路接在地网的不同点,那么由它们间的电位差产生的电流将流入保护装置影响其动作准确性。因此各侧电流互感器的二次电流回路应并联后再接到保护装置的差动电流回路,且所有电流回路须在并联的公共点处接地。
2 结束语
差动保护是变压器的主保护,应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,但其结构复杂、接线繁琐易导致安装及检修改造中留下安全隐患。因此,设计、施工及检修改造过程中须严格按照规程要求认真分析,把好每个技术关,确保电流互感器型号、变比、10%误差曲线、二次接线及二次电流接地方式等正确,以杜绝差动保护误动事故的发生。
参考文献
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