1、某1lOkV變電站#2主變差動速斷保護誤動探討與處理措施    摘 要 本文通過對某變電站一起主變差動速斷保護區外故障誤動事故的分析， 得出主變差動保護10kV電流互感器選型不當是差動保護誤動的主要原因。闡述了電流互感器正確選型和設計對于主變差動保護選擇性能的重要性。在此基礎上分析了防止主變差動保護區外故障誤動的幾點對策。 關鍵詞 變壓器差動保護 P級電流互感器 TA飽和 1、引言 差動保護因其快速動作性及良好的選擇性被廣泛應用于變壓器保護中。在區外故障時差動保護的選擇性首先取決于電流互感器對短路電流的正確傳變，在電流互感器的傳變足夠精確的基礎上再輔以繼

2、電保護裝置的優良特性才能保證動作的選擇性。若在差動保護的應用中忽視電流互感器型號及二次負載的正確選擇，在區外故障出現較大短路電流時將可能出現因電流互感器傳變誤差大而產生較大的差動不平衡電流，導致差動保護誤動。 本文針對某變電站一起主變差動速斷保護區外故障誤動事故，分析并論證了主變 10kV側差動保護用電流互感器的選型不當是事故發生的主要原因。 2 、主變差動保護區外故障誤動事故 某110kV變電站采用內橋接線方式，主接線如圖1所示。1lOkV松大線與1 10kV牌大線互為明備用，正常運行時由松大線對兩臺主變供電。2臺主變容量均為 40MVA。主變保護由差動保護、后備保護和本體保護組成。主變差動

3、保護包括差動速斷保護元件和比率差動保護元件。 2007年8月l9日7點 35分，某 llOkV變電站內lOkV#2站用變內部故障，引起10 kV II段母線三相短路。按10kV母線分段運行方式及保護設計原理，本應#2主變低后備保護動作，延時跳開主變各側開關。但現場# 2主變差動速斷保護動作，瞬時跳開主變高、低壓側開關切除故障，全站停電。故障切除后 110kV牌大線 #141開關各自投成功動作，#1主變恢復運行 。 圖110kV變主接線示意圖 該變電站此次故障為主變低壓側10kV II段母線三相短路。根據保護的選擇性，當發生區外故障情況時，主變差動速斷保護不應動作。 3.主變差動遮斷保護誤動原因

4、分析 故障發生后，工作人員檢查了該變電站#2主變差動保護二次回路，并對電流互感器特性進行了試驗，確認差動保護裝置接線正確，電流互感器變比、極性正確 。 該變電站#1、#2主變 10kV側總路開關TA變比為25005，保護組TA 準確級為10P級，額定容量為15VA 。根據電流互感器特性試驗數據，發現主變10 k V側總路開關TA伏安特性曲線15伏左右就已飽和，而C相TA 僅100伏左右就已飽和。參考本局另一變同規格、同變比的TA特性，其伏安特性曲線在160多伏才飽和，相比較該變電站主變10kV總路TA伏安特性飽和曲線比其低30左右。而且該變電站主變10kV總路開關保護組TA額定容量也偏低， 僅

5、為15 V A ， 而主變110kV總路開關保護組TA額定容量為4OVA 。 工作人員在調取本次故障發生時刻的錄波記錄信息后還發現：#2主變110kV側三相短路電流分別為A相 1l16A 、B相1269A、C相1355A； 10kV 側三相短路電流分別為A相6966A、B相9324A、C相6914A。但理論上以#2主變110kV高壓側短路電流為基準，折算到10kV低壓側三相短路電流應分別為A相11691A、B相13294B、C相14195A。顯然因主變lOkV低壓側TA伏安特性飽和曲線偏低，在發生10kV母線三相故障時，由于短路電流較大，TA發生飽和，導致傳遞至二次側的短路電流嚴重偏小。而且由

6、于主變高低側TA規格型號與額定容量均不相同，在發生區外故障時兩側TA傳變誤差特性存在差異，產生了很大的差動不平衡電流，此電流甚至大于主變差動速斷保護電流定值，導致主變差動速斷保護誤動作。而由于故障為區外故障，制動電流很大，由于制動特性的制動作用，比率差動保護未發生誤動 。 根據以上試驗和錄波數據分析可確定該110kV變電站#2主變差動速斷保護在區外故障時不正確動作的原因是：當10kV母線三相短路時，由于故障電流很大而引起主變低壓側TA深度飽和，不能正確、真實的反映短路電流，產生了較大的差動不平衡電流，造成#2主變差動速斷保護誤動作。 4P級TA選型對主變差動保護性能影響 電流互感器是主變差動保

7、護的重要組成部分，其傳變誤差特性將直接影響保護的性能。電流互感器的傳變誤差是由其勵磁電流造成的。考慮到經濟性和安裝空間的限制，目前中低壓保護中普遍使用P級電流互感器。P級電流互感器在銘牌上標有技術規格。如該110kV變電站的主變10kV總路開關電流互感器型號為15VA1OP1O，表示在二次輸出為15VA，一次穩態電流為10倍額定電流即額定準確限值的一次電流時互感器最大復合誤差不超過10。一般P級TA的準確級為5P和lOP兩級， 額定準確限值的一次電流與額定一次電流值的比值稱為準確限值系數。需要注意的是P級電流互感器的準確級都是對穩態電流而言的，復合誤差實際為TA的穩態誤差。在發生區外故障時，短

8、路電流中含有很大的非周期分量，使得P級電流互感器在故障暫態過程中的傳變誤差遠大于穩態誤差。對于主變差動保護，其定值的整定計算中通常只考慮TA的穩態誤差，盡管也引入非周期分量系數，但此系數一般都選取較小的數值。在區外故障時，對于主變差動保護這類快速保護；將可能因電流互感器的暫態傳變誤差大而導致差動保護的誤動作。在大容量機組、變壓器、高電壓電網保護用CT選擇中，除充分考慮暫態特性、互感器的剩磁系數、允許的穩態短路電流、互感器的暫態面積系數等指標必須滿足實際工作循環的最大暫態最大倍數，并要求各側差動CT的型號及負載均要求一致。因此在P級TA設計選型時可考慮通過采用適當增大互感器一次額定電流， 減小短

9、路電流的倍數：增大互感器二次額定容量；均衡的減小TA二次負載等方法給TA“擴容”。 對于差動保護，其不平衡電流取決于構成差動電流的各側電流互感器的相對傳變誤差而不是絕對誤差。因此在選擇電流互感器時，應盡可能保證各側電流互感器的準確級、準確限值系數、二次額定負載及實際二次回路負載均相等，以減少差動不平衡電流，保證差動保護的選擇性。但對于主變差動保護，主變各側電流互感器的型號、變比一般相差較大，可按照各側TA磁化特性曲線、誤差特性曲線進行二次負載的匹配，可以大大降低差動不平衡電流。 5防止主變差動保護區外故障不正確動作的措施 針對以上分析，對該變電站主變差動保護提出以下改進措施： 1更換站內#1、

10、#2主變10kV側總路開關保護組TA：更換后的TA變比由250 05增大為30005，額定容量由l5伏安增大為3O伏安；CT伏安飽和特性曲線比原先增高一倍，原飽和電壓為100120伏，更換后飽和電壓增加至2002 40伏。 2適當調增差動速斷保護的動作定值，建議由原105A增大為15A左右，可適當降低差動速斷保護的靈敏度，但可有效防止主變區外故障時差動速斷保護誤動。 3TA飽和措施，如諧波閉鎖判據、TA飽和同步檢測法等。抗TA飽和措施的性能與P級TA的誤差特性、差動保護算法、數字濾波算法等都密切相關，還需要保護裝置廠家做進一步研究及試驗論證。 6結束語 電流互感器是繼電保護的重要組成部分，是繼電保護裝置正確動作的基礎。因此電流互感器的正確選型至關重要。在大洲壩變電站發生主變差動保護區外故障誤動事故后，現場根據多次試驗數據及理論分析驗證了已采用的電流互感器誤差特性的不足，并及時更換了保護用電流互感器，至今主變差動保護運行狀況良好。 參考文獻 1朱聲石差動保護采用P級電流互感器的問題 繼電器， 2000，287 ： 47 2朱聲石高壓電網繼電保護原理與技術第三版北京：中國電力出版社， 2005 3浦南楨，翟雪鋒，袁宇波，