一起330k V主变差动保护动作原因分析

史磊，李晓兵

（1.宁夏电力公司，宁夏银川 750011；2.陕西省电力公司规划评审中心，陕西西安 710065）

变压器作为电力系统中主要的电气设备之一，特别是大型变压器在电力系统安全运行中起着至关重要的作用，变压器保护的误动或拒动都将给系统安全稳定运行造成很大威胁，同时也有可能造成巨大的经济损失。所以在变压器发生故障时必须准确、快速切除，确保变压器及系统的安全稳定运行。同时也要防止由于各种因素影响导致主变保护误动作，避免造成系统事故或经济损失[1-3]。

1 事故情况

该330 kV变电站地处宁东地区，于2005年11月投入运行，承担着宁夏电网西电东送的重任，在宁东地区网架中起着枢纽和支撑作用。站内共有主变2台，容量为2×240 MV·A，330 kV 8串，110 kV出线15条。

故障前，该330 kV变电站I母、II母运行，徐莲I线、徐莲II线、徐月I线、徐月II线、徐铝I线、徐铝II线、柳徐I线、柳徐II线、川徐I线、川徐II线、1号主变、2号主变处运行状态，如图1所示。故障后，徐家庄变330 kV I母、II母运行，徐莲I线、徐莲II线、徐月I线、徐月II线、徐铝II线、柳徐I线、柳徐II线、川徐I线、川徐II线处运行状态。徐铝I线、1号主变处热备用状态。

图1 故障前330 kV设备运行方式Fig.1Operation mode of 330 kV equipment before the fault

该站1号主变、2号主变配置的是南京电力自动化设备厂生产的PST-1200系列数字式变压器保护装置，以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本配置，差动保护采用比率制动原理，针对变压器空载合闸产生的励磁涌流和过励磁，专门设置了谐波制动元件和波形对称元件，使差动保护可靠正确动作。

2011年6月18日12时09分变电站主控室警铃响，徐铝Ⅰ线线路保护装置差动保护出口，3351、3352断路器跳闸，1号主变保护A屏PST-1202A保护装置差动动作出口，3311、3310、101断路器跳闸（该主变低压侧无断路器）。

2 差动保护动作原因

2.1 保护动作情况

2.1.1 1号主变保护A屏PST-1202A保护装置保护动作信息

2011年6月18日12时09分49秒133毫秒

00000 ms后备保护启动；

00001 ms差动保护启动；

00023 ms差动保护出口；电流=0.77 A；

00037 ms零差差动出口；

06541 ms差动保护启动；

06563 ms差动保护动作；电流=0.39 A

13099 ms PT断线。

2.1.2 1号主变保护B屏PST-1202B保护装置保护动作信息

2011年6月18日 12时09分49秒134毫秒

00000 ms后备保护启动（中压侧）；

00029 ms后备保护启动（高压侧）。

2.2 现场设备检查情况

2.2.1 一次设备

检修专业人员对1号主变本体外观，3311断路器、电流互感器外观，3310断路器、电流互感器外观，101断路器、电流互感器外观，1号主变三侧导线外观均进行了仔细检查，没有发现异常。

2.2.2 二次设备

保护专业人员进行了检查，发现1号主变保护A屏PST-1202A装置频繁启动。对二次回路进行了详细排查，发现3311电流互感器中1号主变保护A屏使用的二次绕组B相接地、A相和C相间歇性接地，进一步确认后，发现接地点在3311电流互感器B相本体处二次接线盒内1K1、1K2绕组处，如图2所示。3311、3310电流互感器均为上海MWB互感器有限公司生产的SAS363型SF6气体绝缘电流互感器，其二次接线盒位于本体底部，在300 mm×150 mm的接线盒内排列着14个接线柱，空间位置比较狭小[4-6]。

2.3 保护动作分析

通过对1号主变保护A屏PST-1202A保护装置录波文件进行分析比较，发现徐铝Ⅰ线第一次故障时1号主变保护A屏采样到的3311电流互感器B相波形与徐铝Ⅰ线后加速第二次故障时采样到的波形明显不同，如图3、图4所示。

图2 B相本体二次接线盒情况（红色线圈起来的接线柱存在接地）Fig.2 Illustration of the secondary junction box of B-phase body

图3 线路第一次故障时1号主变保护A屏录波图Fig.3 A-screen illustration of 1#main transformer protection device when the first fault of transmission line took place

图4 线路后加速第二次故障时1号主变保护A屏录波图Fig.4 A-screen illustration of 1#main transformer protection device when the second fault of transmission line took place

由图2看出，波形突变后第二个波峰幅值最大，瞬时值为1.635 A，且第一个波峰出现时，A相处于波谷位置，C相尚未到达波峰位置。再结合图3，此时1

图5 等效电源示意图Fig.5 Illustration of equivalent source

由此可见，当徐铝I线发生故障时，故障零序电流会在故障点与主变接地的中性点之间流过，由于3311电流互感器二次两点接地，两接地点之间形成回路，少量的一次故障电流流过该回路进入保护装置（如图6所示），使装置采样值大于差动保护动作定值，造成1号主变保护A屏差动保护动作。

图6 线路故障时零序电流流入保护装置示意图Fig.6 Illustration of zero sequence current flowing into protection device when the fault of transmission line took place

3 采取的反事故措施及对策

本次主变差动保护动作的主要原因是由于电流互感器二次回路两点接地，在接地点之间存在电势差造成B相电流异常增大所致。原因为3311电流互感器B相二次接线盒内防二次开路保护装置的保护间隙受到灰尘等因素的影响出现了接地，从而造成电流互感器二次回路两点接地。为防止此类事件重复类似发生，建议并采取了以下反事故措施及对策，取得了良好的效果。

1）与上海MWB互感器有限公司联系后，拆除了CT二次接线盒内防止二次开路保护装置，如图7所示，避免因此装置的放电间隙被外界环境干扰造成电流二次回路接地。恢复运行后，该站再未发生类似故障。

图7 拆除电流二次回路防开路保护装置示意图Fig.7 Illustration of removing protection devices which prevent the current secondary circuit from opening

2）按照国家电网公司十八项反措要求，尽快实施二次等电位接地平台完善项目，完成该变电站变户外电缆沟内二次等电位接地平台的敷设。并加强对新建变电站施工工艺的验收，把好二次回路绝缘、二次等电位平台等安全质量关。

3）针对通过此次事件发现的变电站接地网存在电位不同的现象，按照停电检修计划对其他使用SAS363型SF6气体绝缘电流互感器的330kV变电站进行二次回路接地试验，以验明其他变电站二次等电位接地平台是否可靠，是否存在与该站相同的问题，并对CT二次回路接地影响装置电流采样的情况进行专题研究[13-15]。号主变三册开关均已跳开，3311电流互感器二次侧已不可能感应出电流。可见，1号主变保护A屏采样波形变化时，由于叠加了另一电流分量，超过差动保护定值，应是导致主变差动保护出口的主要原因[5-7]。

再者，由于该站户外未敷设二次接地铜网，户外接地网与户内二次接地网之间存在较大电位差，此时3311电流互感器B相1K绕组接地，相当于是在户外接地点与户内接地点之间串入一个外接电源，使该回路产生额外的电流分量，造成保护装置频繁启动，如图5所示[8-12]。

4 结语

220 kV及以上变电站感应电压较高，线路发生故障时流过地网的零序电流也比较大，接地网并非等电位，因而在不同接地点间会出现电位差。如果一个电流连通的二次回路在不同点同时接地，地网上的电位差将串入这个连通回路，就会将并不存在的电压引入继电保护检测回路，可能造成保护装置误动。本文提出了3项反事故措施及对策，并建议在今后变电站施工时务必构造二次回路接地的等电位面，尽量消除接地回路的电位差，确保设备安全稳定运行。

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