几起主变保护动作原因分析

鲍有理，严 芬

(无锡供电公司，江苏 无锡 214061)

主变保护跳闸直接影响局部系统的稳定运行。当主变保护动作跳开各侧断路器后，必须快速调阅主变保护的动作报文（保护动作出口时间、故障相别、故障电流切除时间）初步掌握故障情况。主变各侧套管电流互感器（TA）均接入故障录波器，比较每一侧套管TA电流和该侧断路器独立TA电流的有无可以大致确定故障点的大致位置。例如：主变110kV侧避雷器击穿引起差动保护动作，110kV侧套管TA电流很大、该侧断路器独立TA却没有电流（适合于110kV母线没有小电源），且故障点的位置一目了然。主变保护动作原因不尽相同。220kV侧导引线和门型构架发生接地故障引起差动保护动作、35kV侧出线刀闸的支持瓷瓶断裂产生相间短路引起各级后备保护动作、罕见的主变10kV平衡绕组故障[1]引起差动保护动作都有发生。这类保护动作均可以借助故障电流电压的波形快速判断是否有故障以及故障点的位置。而主变充电时差动保护动作、或者500kV主变充电时过大的励磁涌流作用于主变绕组，其收缩和舒张使油流来回涌动引起瓦斯继电器动作。此时，根据电压跌落情况、三相励磁涌流是否规范等方面就可以判断是主变绕组确有故障，还是由于主变本身的原因（剩磁偏大、磁化特性较“硬”）导致差动保护动作。

1 500kV主变运行中差动保护动作

1.1 动作情况及差动保护动作报文信息

主变差动保护WBZ-5000及重瓦斯动作，跳开主变三侧断路器。主变差动保护接线示意如图1所示。动作时间为16 ms，A相差流值2.34 A，B相差流值0 A，C相差流值2.34 A。220kV电压录波如图2所示。

图1 主变差动保护接线示意图

图2 220kV电流电压录波图

1.2 WBZ-5000差动保护Y侧转角算法

WBZ-5000差动保护Y侧转角算法：

主变接线组别为Y/Y/△-12-11，500kV侧、220kV侧都是Y侧转角算法。当A相故障时，根据式（1）得：

式（2）中：差动保护的A相和C相有差流且幅值相等、相位相反，B相差流为0。转角算法和报文信息一致。

1.3 判断

图2的220kV电流电压录波图中，A相电压几乎跌落到0、电流幅值很大，B相、C两相几乎没有电流且电压看不出变化。可以确定220kV侧A相接地故障引起差动保护动作，检查发现主变220kV侧A相套管底座断裂喷油，造成单相接地故障引起差动保护动作，属差动保护区内故障。

1.4 重瓦斯动作原因分析

（1）变压器绕组匝间短路造成本体油气化，形成油流冲向油枕，油流冲击挡板动作导致重瓦斯动作；油气流使220kV侧A相套管底座断裂喷油，形成单相接地故障引起差动保护动作。

（2）220kV侧A相套管底座断裂喷油，形成单相接地故障引起差动保护动作。变压器本体油减少、油枕内的油流向本体，重瓦斯继电器内的下浮球跌落导致重瓦斯动作。

2 220kV主变运行中差动保护动作

2.1 动作情况

主变差动保护RCS-978动作，跳开主变三侧断路器。主变差动保护接线示意如图3所示。

2.2 报文信息

出口跳闸时间为18 ms，A相差流值50.52Ie，B相差流值25.27Ie，C相差流值25.24Ie。

2.3 RCS-978差动保护Y侧转角算法

RCS-978差动保护Y侧转角算法[2]：

图3 主变差动保护接线示意图

主变接线组别为 Y/Y/△-12-11，220kV侧 A相接地故障时，根据式（3）得：

式（4）中：B相与C相差流为A相差流幅值的一半，相位相反，符合报文信息中差流数值，也符合图4中的差动保护的三相差流波形。

图4 差动保护中差流和220kV侧电流波形

2.4 判断

再根据图5的220kV侧电流电压波形中A相电压几乎跌落到0，可以确定220kV侧A相接地故障引起差动保护动作。确定故障点在220kV侧TA和主变之间后，利用望远镜仔细查找发现在该主变220kV侧A相引线与门型构架间有放电痕迹，属差动保护区内故障。

图5 主变220kV侧电流电压录波图

3 110kV主变充电时差动保护动作

3.1 动作情况

110kV主变充电时差动保护7UT612动作，跳开高压侧断路器。差动保护启动值Iqd=0.8Ie，比率制动系数K=15%。

3.2 报文信息

如图6所示。C相差流1.13Ie，与图6的C相波形幅值一致，三相电压没有跌落。结论为励磁涌流引起差动保护动作。

3.3 动作原因分析

（1）4年的地区电网运行统计：变压器充电时差动保护动作都是在试验班对主变小修及预试以后产生的。试验班的测试项目之一，检测主变绕组直流电阻会给变压器铁心带来较为严重的剩磁。主变充电时，系统电源总有一相电压的合闸角接近0°，如果此相又存在严重的剩磁，则此相励磁涌流必然最大。当此相励磁涌流超过启动值，二次谐波含量低于制动系数时涌流判据开放、差动保护动作。 解决主变小修及预试后产生剩磁的方法是采取消磁的措施，但是对主变消磁也是一项严格的工作，必须专用的消磁设备方可进行。

图6 110kV主变空充时差动保护动作波形

（2）新型变压器采用了磁化特性较“硬”的铁心材料，在变压器空充时励磁电流中的谐波含量低于传统变压器，当励磁涌流超过差动保护启动值时，谐波分量又不能制动差动保护，引起差动保护动作。

出现这两类情况，应告知调度部门。主变本身无故障，尽快安排主变再次送电。

4 结束语

引起主变差动保护动作的原因很多，在满足差动保护的定值正确、二次回路完善的条件下，差动保护动作后均可通过故障电流电压的波形、幅值、相位来快速查找故障点。运行中的主变差动保护动作，故障点在大多为变压器套管至独立TA之间、绕组的匝间短路乃至相间短路故障却很少见；主变充电时差动保护动作大多为变压器铁心带来较为严重的剩磁或者铁心材料磁化特性较“硬”引起。

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社.2008.

[2]鲍有理.一例变压器差动保护误动原因的分析及对策[J].继电器，2008（10）：78-80.