一起主变零序差动保护误动事故分析

邓 涛

(大唐观音岩水电开发有限公司，云南昆明 655000）

一起主变零序差动保护误动事故分析

邓 涛

(大唐观音岩水电开发有限公司，云南昆明 655000）

分析了一起主变零序差动保护误动事故，对主变零序差动保护CT选择提出了改进措施。

主变；零序差动保护；误动；原因；措施

1 事故简述

事故前某水电站500 k V出线正常运行，厂内500 k V断路器5311、5312、5313合环运行。#4发电机出口断路器041合闸，通过#4主变并网运行。#3发电机出口断路器031断开，#3主变空载运行。#1、#2主变及#1、#2发电机还在基建阶段，尚未接入系统。主接线如图1所示。

图1 主接线示意图

某天，线路主一、主二保护动作，跳线路侧断路器5313、5312 C相。#3、#4主变A、B两套零序差动保护动作出口，跳主变高压侧断路器5313、5311三相，跳主变低压侧#4发电机出口断路器041三相。随后，5312断路器保护重合闸动作，5312断路器C相重合成功。

2 事故原因分析

事故发生后，电站检修人员随即对线路保护装置、主变保护装置、#3/#4主变本体进行了检查。

(1）电站出线保护按双重化配置，配置了两套完全独立的线路保护。此次事故中，线路主一保护电流差动保护动作出口，跳线路侧断路器5313、5312 C相。线路主二保护光纤纵联距离、光纤纵联零序保护动作出口，跳线路侧断路器5313、5312 C相。调出线路故障录波波形图和两套线路保护动作报文，故障期间线路C相都明显出现了接地故障电流，因此两套线路主保护判断为线路C相瞬时性接地故障，出口跳闸线路侧断路器5313、5312 C相，5312断路器保护RCS-921A重合闸动作，5312断路器C相重合成功。5313断路器由于主变零序差动保护动作，三相跳闸，没有重合。

(2）电站主变保护也按照双重化配置，配置了两套完全独立的主变保护。调出#3、#4主变4套主变零差保护动作报文，差流均达到12倍In以上，达到了零差保护动作值，故零差保护动作跳闸。因此对电站零差保护二次回路接线和主变本体进行了检查。主变零差保护接线如图2所示。

图2 主变零差保护接线

从图2可以看出，主变零差保护高压侧零序电流取主变高压侧CT自产零序电流，中性点侧零序电流采用外接中性点CT。检查变压器高压侧CT极性和中性点侧CT极性，发现CT二次电流回路接线正确。通过计算，以#3主变为例，#3主变A套零差保护动作报文显示主变高压侧零序电流(主变自产零序电流）IH0=14.75In，主变中性点侧零序电流IB0=4.29In，主变零序差流ID0=10.46In，ID0等于IH0与IB0的差值，说明了区外故障零序差流为两侧零序电流值差，验证了主变零差保护CT极性接线正确。

检查500 k V电缆及#3、#4主变一次设备状况，未发现异常；查看主变色谱在线监测装置，采样正常。

(3）调出主变故障录波波形图，显示中性点侧零序电流波形发生了明显畸变，因此对主变中性点侧零序电流CT进行了检查。检查发现#3、#4主变中性点CT准确度等级为10P10、容量10 VA，与设计图纸准确度等级5P20、容量20 VA不符。

从线路主一、主二保护动作报文上看，线路接地故障零序电流分别为2.4 A和2.26 A(线路CT变比为1 250/1），对应一次侧零序电流值约为3 000 A。该电站#3、#4主变型号一样，零序阻抗基本相等，因此每台变压器高压侧流过的零序电流一次值均为1 500 A左右。同样以#3主变为例，#3主变高压侧自产零序电流IH0=14.75In，对应一次值为1 475 A。中性点侧零序电流IB0=4.29In，对应一次值为429 A，远小于上述分析1 500 A，因此初步判断为中性点零序CT饱和。

对#3、#4主变进行检查和升压试验，表明#3、#4主变无接地短路，说明此次主变零序保护动作是由中性点CT饱和导致。从整个动作过程可以判断为输电线路C相发生瞬时接地故障，两套线路保护正确动作，由于接地电流较大，主变中性点零序CT饱和，零序差流远远大于差动动作值，导致主变零差保护在区外故障时误动作跳闸。

3 暴露的问题

(1）使用了技术指标不满足设计要求的设备。由于该电站尚处于生产与基建交叉工作期，设备安装单位、监理单位、电站人员均未履行验收流程对现场到货设备认真验收，使得明显不满足设计参数要求的设备未经验收把关，没能及时发现。(2）设备安装调试中，现场试验存在少检漏项。未按继电保护对电流互感器的励磁特性有要求时应进行励磁特性曲线试验的规定，对变压器中性点CT进行试验。(3）生产交接验收中，未有效开展生产验收，未发现保护用CT未进行CT特性测试，最终造成零差保护误动。

4 防范措施

(1）加强现场安装调试工作和设备验收工作管控，防止技术指标不满足设计要求的设备投入使用。立即对涉及保护用CT、PT进行全面排查。(2）对主变中性点CT立即组织开展设备选型及更换工作，对更换后的CT特性做进一步测试分析，测试结果应满足保护使用要求。(3）零差保护用中性点CT应具备良好的暂态特性，将高压侧和中性点侧CT同时改进为TPY型，以防止零差保护误动。(4）由于主变零差保护CT一侧在变压器高压侧，一侧在变压器中性点侧，在区外单相接地时产生的不平衡电流可能造成零差保护误动，有条件时应将零差保护中性点侧外接零序电流互感器改进为三相电流互感器，以防止误动。

5 结语

220～500 k V变压器，单相接地短路是主要故障形式之一，特别是分相变压器，变压器油箱内部的相间短路不会发生，变压器零序差动保护在反映单相接地短路时有较高的灵敏度。但变压器零差保护对使用的CT特性要求较高，特别是中性点外接CT应具有良好的暂态特性，同时零差保护在安装接线过程中的二次接线错误也不易发现。因此，在设备交接验收中，除了验收保护装置逻辑功能以外，还应着重对CT特性和二次回路进行检查，才能保证主变零差保护正确动作。

[1]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].第2版.中国电力出版社，2010

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].第2版.中国电力出版社，2002

2014-10-10

邓涛(1976—），男，重庆人，工程师，研究方向:水电厂继电保护及其自动化。