柳洪水电站主变保护误动原因分析及改进措施

江帆

【摘 要】工频变化量差动作为变压器的主保护作用非常重要，本文介绍了美姑河流域柳洪水电站在2011年8月9号2#主变工频变化量差动的动作情况，交待了故障前系统运行方式及保护配置情况，分析了该主变工频变化量差动的动作原理，根据现场保护动作行为及故障录波对此次误动的原因作了详细的分析。并针对其原因提出了改进措施。

【关键词】工频变化量差动；电流互感器；短路；保护跳闸

一、前言

柳洪水电站位于四川凉山州自治区美姑县美姑河流域，投产于2007年，电站装设3台60MW冲击式水轮发电机组，发电机与变压器组合采用一台机组连接一台双卷变压器组成单元接线升压至220KV，3台主变压器低压侧分别带3台厂用变压器，主变压器保护装置配置为，1号保护装置是南京南瑞股份有限公司生产的RCS-978，2号保护装置是国电南自股份有限公司生产的DGT801，厂用变压器保护是国电南自股份有限公司生产的PST693U。

二、工频变化量差动

工频变化量差动是主变差动的一种，变压器有70%左右的故障是匝间短路，为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度，因此在差动保护的基础上增加了工频变化量差动保护，其定值比一般常规的差动定值要小，南瑞公司的RCS-978 定值固化为0.2倍的额定电流，因此它的灵敏性要比常规差动保护高。

工频变化量差动不受正常运行的负荷电流的影响，具有比比率差动更高的灵敏度，由于比率差动保护的制动电流的选取包括正常的负荷电流，变压器发生弱故障时，比率差动保护由于制动电流大可能延时动作或者不动作。工频变化量差动主要解决变压器轻微的匝间故障，高阻接地故障及振荡中故障。

三、系统介绍

四、故障描述及原因分析

3.事故分析

在8月9和8月11号由于45B高压侧35Kv 电缆乐约营地处B相被击穿造成接地短路，二次短路电流突然升高达到22A，达到厂用变保护差流速断动作定值，因此C2厂用变保护装置电流速断动作，C2厂用变断路器跳开，这都是保护装置正确的动作行为，然而2#主变工频变化量差动也跟着动作了，把2#主变高压侧断路器202跳开，把2号发电机出口断路器2跳开，这就不对了，属于越级跳闸，作为厂用变外围线路故障应该只跳厂用变断路器，切除故障即可，怎么会把主变压器也切除了呢，这属于不正常现象，在这里我简单的介绍一下主变差动保护的保护范围：发电机出口断路器到主变压器出口断路器之间的所有设备（包括断路器本身），按道理来说这次故障应该是差动区外的故障不因该跳主变高压侧断路器，但是从保护装置的事故报告来看，确实有差动电流A相：0A，B相：0.47Ie，C相：0.47Ie，然而工频变化量差动启动值是0.2Ie，达到了动作值动作，因此工频变化量差动动作，跳开主变压器断路器202，发电机出口断路器2。作为此次故障接地点在厂用变线路侧，厂变电流迅速升高，厂用变速断动作切除故障，然而不管厂用变短路电流有多大也不会使主变压器产生差流，最多只是会影响到主变压器的负荷电流。首先我们分析是不是在C2出现短路现象的同时主变压器也发生了轻微的匝间短路故障，因此我们对主变压器进行了全面的检查，主变绝缘、耐压、高低压侧变比、高低压侧变压器套管直阻都无问题，然后从220KV母线向主变压器充电，带主变压器空载运行，主变运行正常，因此排除了主变出现匝间短路的现象，但是合上厂用变压器C2断路器后，故障现象任然是厂变速断动作，主变工频变化量差动动作，C2断路器跳闸，主变高压侧断路器跳闸。再次我们认为是厂用变压器的问题，因此对厂用变压器进行全面检查，厂用变绝缘、耐压、高低压侧变比、变压器高低压侧直阻都无问题，这我们就觉得奇怪，然后我们开始怀疑是主变压器保护装置的问题，对主变压器保护装置进行校验，主要是检查主变差动保护及工频变化量差动，经校验发现主变压器保护装置动作可靠，无误动现象。在检查这些设备都无问题的情况下，最后我们只能从电流回路方面开始检查，2号机组13.8KV母线有两个分支，支路1：主变低压侧，在发电机出口短路器2下端有四组CT，回路号是A451，B451，C451到发电机保护装置，A461，B461， C461电度表屏，A471，B471，C471到2号主变1号主变保护装置，A481，B481，C481到1号主变2号主变保护装置；支路2：是厂用变分支C2断路器，C2断路器下端有两组CT，分别是：A411，B411，C411用于厂用变计度，A421，B421，C421用于厂用变自身保护，问题就出现啦，发现厂变只有两组CT回路分别用于计度和自身保护，没有CT引入主变差动保护装置内作为差动计算，这样主变压器保护装置的差流就会一直都存在，只是当厂变正常运行时由于厂变负荷很小，主变保护装置采到的差流值就很小，差动就不会动作，但是当厂变发生接地故障时电流突然增大，因此主变保护装置就产生了差流，导致保护动作。按照四川省公司规定，厂用电分支容量小于机组容量的百分之10，厂用电就可以不参与主变差动计算，而柳洪水电站现在41B容量是1250Kva，45B容量是5000Kva，两个加起来是6250 Kva，2号发电机的容量是60000 Kva，超过了规定，因此为了避免厂变故障造成2号主变高压侧短路器202误动，必须把2号厂用变归入2号主变差动。

五、改进措施

本次改进的目的，消除厂变负荷侧发生故障而引发主变保护工频变化量差动动作，以免发生事故的扩大。

1.在厂用变支路C2开关柜内短路器下端13.8Kv母排上增加2组保护级别CT分别用4X2.5的电缆引入2号主变1号保护装置978E-22B和2号保护装置GDGT801内。

2.主变保护装置1号保护屏是南京南瑞继保公司的978E-22B，此装置只有主变高中低三侧电流通道，没有厂用变分支CT通道，须厂家到现场更改程序，增加一个低压侧CT通道作为厂用变分支CT用。

3.主变保护装置2号保护屏是国电南京自动化有限公司的GDGT801装置，须厂家到场修改程序和系统参数，配合厂用变CT的加入。

六、结语

本文通过对四川柳洪水电站主变工频变化量差动误动的原因进行描述及分析，让我们了解到厂用变负荷对主变压器差动的影响，因此在电站设计的时候就应该把厂用变CT引入主变压器保护装置内，使厂用变电流归算到主变器差动，这样就不会出现主变压器工频变化量差动误动的情况，如现场厂用变CT没有引入主变压器保护装置，那厂用变的容量一定要控制在小于主变压器容量的10﹪范围内，不得随意更改厂用变的容量。