变电站主变差动保护动作故障分析
Fault Analysis of Main Transformer Differential Protection Mal-operation
刘爱兵
（泰安供电公司，山东泰安271000）
摘要：分析国内外差动保护原理特点及对零序电流的处理原则，阐述国外保护如果设置不当，将造成变压器差动保护在区外线路发生单相接地跳闸且重合后误动作机理，提出了在能够保证差动保护灵敏度的前提下保护设置原则，以降低误动作风险。
关键词：差动保护；误动；保护整定
Abstract:This paper takes domestic and international main transformer differential protection as an example，it analysed the principle and characteristics of the domestic and international main transformer differential protection，and the processing principle of zero sequence current，it expound the mechanism of transformer differential protection’s mal-operation because of setting unsuitable,when an single-phase earth protection fault happen out of protection area,this paper provide an protection setting principles to reduce the risk of mal-operation,which still guaranteed the sensitivity of the differential protection
Key words:differential protection；mal-operation；protection setting
中图分类号：TM774文献标志码：B文章编号：1007－9904（2012）03－0046－02
0引言
变压器差动保护是变压器主保护之一，在区内故障时应满足灵敏度要求快速动作，切除故障点，在区外故障时应躲过干扰且不应动作，主变差动保护运行应不受运行方式的影响。
对中德保护主变差动误整定引起区外故障进行原因分析，并提出保护整定建议。
1故障前系统运行方式
220kV甲变电站提供给110kV乙变电站供电电源（进线一）。
故障前，电网运行方式为，甲变电站1号、2号主变110kV中性点接地运行，110kV 母联开关在合位。
110kV乙变电站，主变差动保护为中德西门子保护，配置7UT512微机型二次谐波制动装置。
该站其运行方式为110kV进线一带全站负荷，110kV内桥开关在合位，10kV分段开关在分位（备投投入），1号、2号主变分列运行。
由于乙变电站无低压侧并网线，运行方式应为1号、2号主变110kV侧中性点均在分位。
实际运行中，2号主变110kV侧中性点未分开。
2故障情况介绍
2007年11月7日13时43分，220kV甲变电站110kV丁线路出口3km处发生A相金属性接地故障，其距离I段、零序过流I段保护动作，经延时后重合成功。
保护动作过程中，110kV乙变电站2号主变比率差动保护动作，主变高低压侧跳闸，具体数据为：
差动电流：I A=62.6%I n I B=63.5%I n
I C=61.7%I n
制动电流：I A=89.9%I n I B=64.8%I n
I C=91.8%I n
I n为2号主变高压侧额定电流，I n=2.066A，主变高压侧CT变比为400/5。
开关跳闸后，经延时，10kV分段备投动作，10kV分段开关合闸成功。
110kV乙变电站2号主变比率差动保护定值为：差动启动电流0.3I n，斜率为0.5，二次谐波制动系数为0.15。
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故障后经保护、试验、变压器各专业检查，2号主变油样、本体、高低压侧母线及二次回路均无异常情况。
3保护动作原因分析
3.1中德保护7UT51型差动保护装置特点及参数
110kV乙变电站主变压器差动I保护，配置为7UT512微机型二次谐波制动装置，带有两段不同斜率的制动特性，能够应用于各种接线方式的双绕组变压器差动保护。
7UT512型差动保护装置对差动特性的处理与国内主变差动保护常规做法并无很大差别，装置本身还提供给用户多个辅助的选择功能，以便在不同的条件下充分发挥该保护的作用。
但是7UT51型差动保护装置在零序电流的处理上较为独特，给用户有3个选择（通过定值选择）。
方案1：消除零序（ELIMINATION）
方案2：矫正零序（CORRECTION）
方案3：不处理零序（WITHOUT）
选择方案1，即通过软件进行Y/△转换来消除零序,同常规处理方式一样,装置采用△侧向Y 侧相位调整差流平衡，但在这种情况下,在区内单相接地故障时,由于零序电流不参与差动,使得差动保护灵敏度降低1/3。
选择方案2,即通过专门引入中性点零序CT 电流对各相电流进行较正，每相电流都减去1/3的中性点电流。
在区外接地故障时,中性点电流同外部零序电流同向，处理后消除了零序电流的影响；在区内接地故障时，由于中性点CT零序电流同外部零序电流反向，处理后提高了差动保护的灵敏度。
选择方案3，针对中性点不接地或经消弧线圈接地的变压器，外部故障时没有零序电流通过，不需要处理零序电流。
内部接地故障时，全部电流进入差动元件，没有降低保护灵敏度。
3.2110kV乙变电站主变差动保护动作原因
110kV乙变电站主变差动保护选择了方案3，即不对零序电流进行任何处理。
经过事后故障录波数据分析，110kV乙变电站主变差动保护动作是因为110kV丁线路发生单相接地故障而引起的误动。
由于110kV乙变电站2号主变110kV 侧中性点误接地，使该站主变高压侧CT除负荷电流还有零序电流流过，而主变低压侧为三角型接线，零序电流在△形内部形成环流，低压侧CT只流过正常的负荷电流，通过故障录波数据发现正常的负荷电流（40A）还不到零序电流（100A）的一半。
由于零序励磁电流及变压器低压侧三角内零序环流的影响，各侧电流相位的差异使主变比率差动保护动作。
4保护整定建议
通过以上分析，中德保护厂家针对这次故障提出可以考虑不管中性点是否接地均选用方案1，认为内部故障时系统提供的故障电流很大，可以消除零序电流，但是对于内部的轻微故障的灵敏度会下降（是方案3的2/3）。
如果供电线路较长，内部故障又很轻微的情况下，在理论上存在灵敏度不够的情况。
因此建议对于7UT51型差动保护为提高内部故障保护灵敏度，对于零序电流的处理可以根据中性点的接地方式来整定，即主变中性点接地时选用方案1，主变中性点不接地时，依然选用方案3（不考虑零序电流）。
采用这种方案的缺点是在主变操作的时候正好外部发生不对称故障，有误动的可能。
对于RCS978E在装置内部能够采用方案1（不能整定），采用消除零序电流的方法即I1a=I ah-I0，原因为如果是内部故障，而220kV及以上系统能提供足够大的故障电流，能够保证差动保护的灵敏度。
其采用这种方法的好处可以明确区分涌流和故障的特征加快保护的动作速度。
并且它还有工频变化量比率差动保护，此项不需用户整定。
5结语
主变差动保护设置不当必将出现误动问题，只有将差动保护原理特点及对零序电流的处理原则弄清楚，在保证差动保护满足灵敏度的前提下进行保护设置，才能够降低保护误动作风险。
收稿日期：2011-09-26
作者简介：
刘爱兵（1965-），男，工程师，从事电网技术管理工作。
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