一起主变压器差动保护误动事件分析

张铭辉，骆贤华，吴建伟

（浙江省送变电工程公司，杭州 310016）

主变压器差动保护因区外故障误跳开关的事故并不鲜见，而每次主变压器保护的误动都给电网和电力用户造成巨大的损失，消除事故发生的隐患对保证供电可靠性和提高系统稳定性具有重要意义。可能引起主变压器保护区外故障误动的原因是多方面的，包括参数误整定、差动回路接线不正确、TA特性不良、调整不当及采样模块故障等。本文主要介绍和分析二次电流回路两点接地对保护运行带来的影响。

1 主变压器差动保护误动经过及分析

1.1 主变压器差动保护误动经过

某日下午15点57分，某220kV变电站2号主变压器（以下简称主变）三侧开关动作跳闸，后经运行确认为2号主变第二套差动保护动作。另外，2号主变第一套保护虽有启动记录，但保护未动作，主变故障录波器亦无故障电流录波。与此同时，相邻的变电站220kV某线发生单相瞬时接地故障，故障相为A相，两侧保护重合成功。由于2号主变2套保护动作不一致，主变故障录波器未见故障电流，结合同一时刻主变保护区外220kV线路曾发生瞬时接地故障，怀疑2号主变第二套差动保护动作属误动。而现场主变没有发现放电迹象，更加印证了这一判断。

该变电站2号主变采用四方CSC326B型保护，故障时第二套主变差动保护动作，报文记录故障相别为220kV侧B相，动作时间15∶57∶56.554；32MS比率差动A相出口差动电流1.43 A，制动电流0.6563 A；32MS比率差动B相出口差动电流1.43 A，制动电流0.6563 A。从故障电流波形图上可以看出，故障时仅B相电流明显增大，其它侧电流基本不变。

相邻变电站某线发生A相瞬时接地故障时间为15∶57∶56.278，与主变保护动作时间相近。根据2个变电站的保护录波文件可以推演事故发生的过程，即该站2号主变保护区外发生A相接地故障时，第二套主变保护动作，故障电流在B相。

1.2 主变保护误动原因分析

正常情况下在主变发生区外故障时，流经主变互感器的必然是穿越性故障电流，即使由于互感器特性差异造成主变保护与常态相比有较大的差电流，但此时因为有很大的制动电流，保护也不致误动。通过故障前的电流采样值显示可以确定，该组电流互感器接线正确，保护运行状态未见异常。另外发现，区外发生A相故障时主变同名相并没有故障电流穿过，这是由于中压侧没有大的电源，不能提供大的故障电流。现场对比第一、第二套主变保护事故前后的采样记录，除故障时第二套主变保护B相电流明显偏大以外，其他项基本相同。可见2号主变第二套保护中B相电流的突然变化是差动保护动作的原因。对于YΔ11接线方式的主变，四方CSC326B型保护的高、中压侧对低压侧电流转角关系为：

采样记录显示，故障时有：IHB=2.28 A 93.5°，IMB=0.86 A 23.4°，代入式（1）—（3），计算得出差流在A相和B相，大小相差约1.4 A（忽略正常负荷电流），与故障报文基本相符。

由录波资料和上述分析可以判断，发生误动的保护装置本身没有问题，误动的根本原因是B相很突兀地出现了故障电流。

现场修试人员在对2号主变第二套差动保护进行事故后校验时，发现高压侧电流回路有多点接地，接地点位于2号主变220kV开关端子箱至第二套差动保护屏电流电缆4×2.5芯B相处，如图1所示。

事故发生时，该变电站220kV 1号、2号主变并列运行，1号主变220kV侧中性点接地，如图2所示。从保护启动纪录发现，区外故障时1号主变的第一、二套保护采样录波结果基本一致，显示情况为：三相电流大小接近，均分布在第一象限内的小角度，呈现零序电流的特征（3I0达到8 A）。可以确定，220kV某线发生接地故障时，1号主变中性点有很大的零序电流注入变电站接地网。

图12号主变高压侧电流回路多点接地

图22号主变区外故障时相关间隔运行方式

现场检查发现，电流回路其余的接地点d为电缆芯破损，2个接地点间因破损处接触电阻和接地网本身阻抗而存在电阻RDd，约为2 Ω。RDd相当于跨接在保护B相采样绕组上，如图3所示。在零序电流通过接地网时，接地网上的2个接地点间会出现较小的电位差UDd，在B相采样绕组上附加1个干扰电流，这个外加电流足以使保护误动作（采样绕组内阻仅约0.2 Ω）。

图3 外部接地故障时回路多点接地

综上分析，多点接地就是本次2号主变保护误动作的根本原因。

2 误动事件的反思

造成本次主变保护误动事件的原因是回路多点接地，而事实上电流回路多点接地可能造成误动的不仅仅是主变保护。因此，发现和消除二次回路隐患对保证供电可靠性和提高系统稳定性具有重要意义。从前文分析可知，虽然2号主变电流回路多点接地，但故障前保护显示的采样值正常，接地点分流很小，不易发现，多点接地具有一定的隐蔽性。针对电流回路绝缘问题，除加强基建工程中质量把关、按要求制作电缆头外，还需在投运后的设备定期检修中重复检查电缆芯线绝缘。对于运行中的电流回路，由于接地点位置关系，正常运行时可能分流很小，不易于通过检查发现隐患。

本次事件中，RDd约为2 Ω，分流电流约为负荷电流的十分之一，假定负荷电流为0.32 A，则IDd有 30 mA。

但A，B，C及N相电流之和不为零（如图1中圈出位置，正常情况下应为零），大小与IDd相同。所以，即使在带负荷时用钳型相位表检查N相电流也不能发现异常，而在圈出位置或TA接地线上可以检测到电流。设备运行时，检查TA回路接地线上是否有电流可以作为发现多点接地的简易判据，而且该方法简便可行，适合在运行维护中推广。

3 结语

差动保护是变压器的主保护，大型变压器差动保护的误动或拒动都会影响系统的安全稳定运行，影响对用户的可靠供电，造成很大的经济损失。其中，二次回路故障又是差动保护不正确动作的重要原因，关系到保护的长期安全运行。因此，对于保护二次回路，应该在基建工程中严格把关，同时应定期进行回路绝缘检测，加强对设备的运行管理。

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]邹森元.电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点[M].北京：中国电力出版社，2005.