一起电流二次回路断线引起的变压器差动保护误动分析

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（宁波电业局，浙江宁波315010）

一起电流二次回路断线引起的变压器差动保护误动分析

王祎，郑建梓

（宁波电业局，浙江宁波315010）

TA二次回路断线对变压器比率制动特性的差动保护动作行为影响较大，110 kV变压器差动保护装置TA断线判别原理种类繁多，部分装置判据存在原理上的缺陷。对一起TA断线引起的差动保护误动原因进行分析，就不同保护装置的工作原理进行横向对比，提出要避免TA二次回路一相断线、且断线相和另一相电流并联这种特殊情况下比率差动误动，装置不应将存在零序电流作为TA断线判别的唯一或必要判据。

变压器；差动保护；电流回路

TA（电流互感器）断线对比率差动动作特性影响较大，当负荷电流超过差动动作值时，如不采取措施，将造成比率差动误动。相关行业标准、企业标准和技术规范中，均规定变压器差动保护应配置TA断线告警功能并闭锁比率差动，但并未对TA断线判别原理做出具体规定[1-3]。不同厂家变压器差动保护装置的TA断线判据各不相同，部分装置的判据存在原理上的缺陷，在特殊TA断线情况下无法可靠告警并闭锁比率差动。

以下对某110 kV变电站变压器差动保护因TA断线而误动的原因进行分析。同时，对几种典型的110 kV变压器差动保护TA断线判别原理进行了对比分析，指出了可能存在的问题。

1 某110 kV变电站变压器差动保护误动原因分析

1.1 保护动作情况简述

某110 kV变电站为“三主变四分段”接线方式，如图1所示。保护误动前，1号主变压器（以下简称主变）带10 kVⅠ段母线，2号主变带10 kVⅡ甲、Ⅱ乙段母线，3号主变带10 kVⅢ段母线运行。10 kVⅠ与Ⅱ段母分和10 kVⅡ与Ⅲ段母分热备用状态。2号主变差动保护装置型号为RET-316。

某日2号主变差动保护动作跳开2号主变三侧断路器，10 kVⅠ与Ⅱ段母分备自投和10 kVⅡ与Ⅲ段母分备自投动作，未造成负荷损失。装置显示动作相别为A与B两相，差流均为0.41In。

现场初步检查一次设备未发现明显故障点，且系统侧故障录波器未录得故障电流，初步判断为差动保护误动。经再次检查后，发现2号主变10 kVⅡ甲开关差动保护电流回路配线烧损严重。更换被烧毁端子排，并将电缆缆及内部配线烧坏部分解除后重新接入，保护带负荷试验正常，三相电流平衡，主变恢复正常负荷后未发现异常。

1.2 保护电流采样情况分析

从保护动作前记录的负荷电流分析可知，2号主变Ⅱ甲侧A相电流为0，C相电流正常，B相电流和C相数值相等相位相反。

结合开关柜二次回路检查情况分析，认为Ⅱ甲侧TA二次回路存在A相断线，且A相TA侧与B相并联的特殊断线故障，如图2所示。

断线后，保护中2号主变10 kVⅡ甲断路器电流采样如图3所示（IA/IB/IC为TA实际二次电流，IA′/IB′/IC′为保护装置测量到得二次电流），正常情况下三相电流应如向量IA，IB，IC所示，当AB相电流TA二次侧短接后，形成新的电流如向量IB′所示，大小与原向量相等、相位与C相相反，与保护B相显示电流一致，表示AB两相和电流接入保护B相，A相开路显示为0。

1.3 TA断线未告警原因分析

RET-316保护TA断线判据为任一支路存在零序电流且数值超过一定值即报断线，10 s后闭锁比率差动。

现场查看采样记录，发现差动保护动作前，保护装置曾感受到三相不平衡电流产生的零序电流而报TA断线并闭锁比率差动，但当负荷电流减少，感受到的零序电流小于TA断线门槛值后又复归并解除闭锁。经过多次反复，直到TA的A相完全开路，A相TA侧与B相完全短接，此时保护装置采样值A相为0，B相实际上是A相和B相的和电流，装置计算出的零序电流为：

虽然TA断线却不满足TA断线判据，保护无法发出TA断线告警信号，也无法闭锁比率差动。

1.4 比率差动动作情况分析

2号主变差动保护采用变压器各侧和电流作为动作量，启动值为0.4In。保护以110 kV电流转角来进行变压器接线组别补偿。正常运行时负荷电流向量见图4，110 kV侧转角补偿后电流以Ia，Ib，Ic表示，10 kV侧Ⅱ甲电流以IA甲，IB甲，IC甲表示，10 kV侧Ⅱ乙电流以IA乙，IB乙，IC乙表示[4]。各相差流计算如下：

当TA断线后，输入保护的IA甲=0，输入保护的B相电流为“IB甲+IA甲”，各相差流计算如下：

即A与B相差流均等于Ⅱ甲断路器A相负荷电流，Ⅱ甲断路器A相负荷电流数值超过比率差动起动值时，因无TA断线闭锁，比率差动必然动作。

2 常见110 kV变压器差动保护TA断线判别原理对比

2.1 CSC-326G型变压器差动保护

正常情况下，任一相或两相无流且存在差流，即判为TA断线。在有电流突变时，判据如下：

（1）发生突变后电流减小（而不是增大）；

（2）本侧三相电流中有一相或两相无流，且对侧三相电流无变化。

满足以上条件时判为TA断线。无论按正常还是按有电流突变的情况考虑，均存在一相（A相）无电流但存在差流的情况，满足TA断线判据，装置能够可靠闭锁比率差动。

2.2 RCS-9671型变压器差动保护

分为TA断线延时报警及TA断线瞬时报警及闭锁2种情况。

（1）TA断线延时报警。在采样程序中进行，当满足以下任一条件：任一相差流大于Ibj整定值；

式中：di2为差流的负序电流；dimax为三相差流的最大值；α为固定门槛值；β为某一比例系数；

且时间超过10 s时报TA断线，但不闭锁比率差动。

（2）TA断线瞬时报警。在故障测量程序中进行，只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时TA断线判别程序，这也防止了瞬时TA断线的误闭锁。

某侧电流同时满足只有一相电流为零，其他二相电流与起动前电流相等时，认为是TA断线。通过整定控制字选择，瞬时TA断线判别动作后发报警信号或闭锁比率差动保护。

当比率差动元件动作后，瞬时TA断线判别程序启动。Ⅱ甲侧一相（A相）电流为零，且其他两相电流与启动前电流相同，满足TA断线判据，只要投入瞬时TA断线后闭锁比率差动保护控制字，就能可靠闭锁比率差动。

2.3 PST-1200系列变压器差动保护

TA断线判别元件动作判据为：

（1）|Δiφ|≥0.1In且|IH|＜|IQ|；

（2）相电流≤IWI且ID≥IWI；

（3）本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI（仅对TA为Y形接线方式）；

（4）max（Ida，Idb，Idc）＞IWI；

（5）max（Ida，Idb，Idc）＞0.577Icd。

式中：Δiφ为相电流突变量；Ida，Idb，Idc为A，B，C三相差流值；Icd为差动保护电流定值；In为额定电流；IQ前一次测量电流；IH当前测量电流；ID无流相的差动电流；IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流。

以上条件同时满足（1），（2），（3），（4）判TA断线；仅条件（5）满足，判为差流越限。

其中判据（3）实质上就是在判断是否存在零序电流，根据前述分析，对2号主变10 kVⅡ甲侧，IA′+IB′+IC′=0+（IA+IB）+IC=IA+IB+IC=0，不满足判据（3），装置不能对TA断线作出正确判断，导致比率差动误动。

2.4 ISA-387G变压器差动保护

TA断线以仅一侧出现负序电流为主判据（负序电流门槛为0.12In），并要求其他侧至少有一侧有一定的负荷电流，且出现负序电流的那一侧三相电流不平衡度大于0.7，即三相电流中最小值与最大值之比小于0.7。

Ⅱ甲侧A相电流为0，B相电流为IB=-IC，C相电流为IC。按对称分量法计算得知负序电流为：

且Imin/Imax=0＜0.7。

在差动起动定值不小于0.4In的前提下，能够保证满足TA断线判据，并闭锁比率差动。

2.5 NSR-691R变压器差动保护

TA断线判据分2种情况：

（1）任一支路出线零序电流且至少一相电流为0，经延时报TA断线；

（2）任一支路出线零序电流且至少一相电流为0；同时无电流相从有流变无流，任一相差流超过动作值，且三相电流未增大，则不经延时报TA断线。

两种情况均将存在零序电流作为TA断线的必要判据。相同情况下无法报TA断线，无法避免比率差动误动。

3 结论

3.1 TA断线无法闭锁比率差动的原因

某变电站2号主变差动保护动作的主要原因，是在2号主变10 kVⅡ甲侧TA二次回路发生A相断线且A相TA侧并联B相的特殊断线情况下，由于REB-316装置仅采用主变各支路是否存在零序电流作为TA断线判据，存在原理性缺陷，无法在这种特殊断线情况下发出TA断线告警并闭锁比率差动，从而造成保护误动。

3.2 防范措施

经过6种变压器差动保护TA断线判据的对比，发现采用存在零序电流作为TA断线的唯一或必要判据的保护，均无法避免特殊情况下比率差动的误动。因此需要对这些保护的TA断线判别原理进行调整，不能将是否存在零序电流作为TA断线判别的唯一或必要判据。

TA断线故障往往存在一个发展过程，在故障终态前，通常存在差动保护装置发差流越限告警-复归-再告警-再复归的过程。运行人员应加强现场巡视，做好差动保护差流数值检查、记录工作，并高度重视差流越限告警信号，对三相负荷基本平衡却存在较大差流甚至是反复出现差流越限告警的保护，应及时记录并向专业主管部门汇报，必要时可由调度发令控制负荷电流至小于保护比率差动起动值，待查清原因后再恢复正常负荷。

[1]DL/T 769-2001电力系统微机继电保护技术导则[S].

[2]Q/GDW 175-2008变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范[S].

[3]Q/GDW-11-217-2009浙江电网变压器保护标准化设计规范[S].

[4]崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京:中国电力出版社，1993.

[5]江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京:中国电力出版社，2007.

（本文编辑：杨勇）

Analysis on Maloperation of Transformer Differential Protection Caused by Disconnection of Current Transformer Secondary Circuit

WANG Yi，ZHENG Jian zi
（Ningbo Electric Power Bureau，Ningbo Zhejiang 315010，China）

Disconnection of current transformer secondary circuit has great impact on differential protection action of ratio-restrained characteristic.There are a variety of disconnection discriminating principles for TA used in transformer differential protection device,and some criteria of the device have defects in principle. The paper analyzes the cause for maloperation of differential protection caused by TA disconnection and conducts lateral analysis on work principles of different protection devices.The paper also proposes to avoid maloperation of ratio differential under circumstances of single-phase disconnection and parallel connection of the disconnection phase and another phase of current.The device should not take the existence of zero-sequence current as the unique or necessary criterion for TA disconnection.

transformer；differential protection；current circuit

TM406

：B

：1007-1881（2013）11-0053-04

2013-08-13

王祎（1980-），男，浙江宁波人，工程师，从事继电保护整定计算工作。