厂用变压器保护测控装置差动保护误动作原因分析

（新疆天业（集团）有限公司，石河子市，832000） 刘 涛

差动保护是电力变压器的主保护，对保证变压器安全运行起着极其重要的作用。为提高差动保护正确动作率，除选好保护设备外，还需做好施工设计、整定计算、现场安装调试等一系列技术和管理工作，如果这些工作稍有疏忽，就可能造成差动保护误动或拒动。2014年某电厂空冷岛的一起变压器差动保护误动作事故，充分说明了这一点。

1 事故过程及初步调查

2014年9月2日17时49分，某电厂0.4kV空冷岛配电室C段低压变压器差动保护动作，铠装真空断路器开关跳闸，运行人员通知检修人员现场检查。运行人员与检修人员联合在现场仔细检查C空冷变本体和差动保护范围内设备后未发现异常。继电保护人员调出C空冷变差动保护故障采样报告，可以看出A相、C相差动保护动作出口，故障电流分别为0.55A和0.56A，均超过差动保护整定电流0.5A（0.5Ie）。通过现场运行人员了解到，在C空冷变差动保护动作跳闸的同时，有5台风机在此期间投入运行。查DCS后台电流曲线C段空冷变电流有明显的上升曲线且三相电流上升曲线一致，该空冷变二次运行电流折算后与差动保护中故障电流值非常接近。根据现场检查情况和对故障采样报告的数值分析，考虑到C空冷变是2014年8月投运的新变压器，调查人员初步判断C空冷变差动保护是在区内故障时误动作，变压器本身没有问题。

2 差动保护电流相位校正和幅值平衡补偿原理

C空冷变采用南瑞RCS-9622CN厂用变压器保护测控装置的差动保护为主保护。变压器各侧电流互感器二次均采用星形接线，二次电流直接接入保护装置，各侧电流互感器极性都以指向变压器为同极性端，且该空冷变压器的接线组别为△/Y-11。为了校正变压器各侧二次电流之间的相位差，在差动保护定值清单中设置了“变压器接线型式KMD”整定值（见表1）；对不同接线组别的变压器，可选取不同的KMD值，由软件自动校正变压器各侧二次电流的相位差。这里需要指出的是，设定KMD值的作用只是校正了二次电流的相位，其幅值大小并未改变。

对于常见的接线组别为△/Y-11的变压器，按定值表的规定，KMD值应选为“04”，其实质是对变压器Y侧二次相电流进行如下的运算：从现场调试校验方法中通入低压侧单相为本侧二次额定电流，在采样菜单中可看到相应的两相为0.557Ie左右的差流，由此可知，KMD值取为“04”所起的作用就是将Y侧各相二次电流的相位角超前移30°，而幅值保持不变。这样做的目的是使移相后的Y侧二次电流同△侧二次电流相位相差180°，起到相位校正的作用。同理，对该空冷变来说，KMD值应取“04”，其作用就是校正0.4KV侧和6kV侧的相位差，通过软件补偿后二次电流相位达到了平衡，在幅值大小保持不变情况下装置应无差动电流。在RCS-9622CN测控装置变压器差动保护中，各侧二次电流幅值的平衡补偿也由软件完成。在保护定值清单中设置了高、低压侧CT一、二次额定电流值，就可自动实现电流幅值平衡补偿的功能。

由此可知，装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行△/Y转换及平衡系统调整。计算公式如下：

表1 变压器接线型式KMD整定值

以Kmode=1为列：对于变压器Y接线侧Kph1=IN/Ie1，变压器△接线侧Kph2=IN/Ie2。

由式(1)、(2)和变压器技术参数，可以求得：若变压器各侧电流互感器均按照星形接线，且现场整定了变压器系统参数值，就可以实现差动保护电流回路相位校正和幅值平衡补偿的功能。差动保护其它定值可以按装置的使用说明书进行计算和现场整定。

3 差动保护误动原因分析

2014年9月2日，继电保护人员对保护装置现场安装和定值整定计算情况进行了复查。通过当时在现场检查的人员那里了解到，施工图上是把变压器两侧电流互感器二次按接线方式连接后直接接入保护装置的，且施工图上是将变压器△侧电流互感器二次抽头P1为头P2为尾引入装置，将变压器Y侧电流互感器二次抽头P2为头P1为尾引入装置，当时安装人员按照施工图进行了安装。后因调试人员在现场调试时也并未仔细核对电流互感器接线极性问题，当保护定值单送达现场后，又因调试人员根据之前已投运的A、B空冷变的现场记忆和工作经验并未进行仔细核对保护定值是否与现场设备参数一致，于是在实际整定时将KMD值以“00”输入装置（Y/Y-12），即不再对Y侧二次电流进行相位校正。在这里，调试人员忘记了变压器差动保护除了进行幅值平衡补偿外，还要对二次电流相位校正这一基本原理，忽略了南瑞RCS-9622CN厂用变压器保护测控装置是利用软件校正相位（内转角）、电流幅值进行平衡补偿后作比较的。

至此，C空冷变差动保护误动的原因已完全查清，即空冷变的接线方式现场整定和主设备技术参数不对应、空冷变两侧电流互感器二次极性接线方式有误，引入差动保护的电流幅值未能得到平衡补偿。当空冷变带大负载时，不平衡电流超过差动保护整定值，使保护动作出口，C空冷变高压侧开关跳闸联调低压侧开关。

4 防范措施

4.1 设计人员认真负责

电力设计人员在制图前应仔细阅读保护装置的技术说明书，熟悉装置对二次接线的基本要求，在此基础上正确地设计出二次回路接线原理图，不能凭经验，想当然，套图纸。

4.2 安装人员必须应有相应的资质并严格执行完工验收程序

现场安装施工人员不能一味追求“按图施工”，应当在施工前先熟悉保护装置的基本原理，再核对施工图纸是否与装置的接线要求一致。若不满足要求，要向设计人员询问或向技术管理部门汇报，以保证接线正确。当现场改变保护定值时，要经过严格的计算、校核和审批程序，决不能随意变更。

4.3 保护定值计算需严谨、仔细

在微机变压器差动保护定值选取和计算时，要特别注意各侧电流互感器二次接线方式，只有在各侧电流互感器均为星形接线且都以指向变压器为同极性端的情况下，才能根据变压器的接线组别选取KMD值和计算平衡系数，当其中某个条件改变后，这些整定值要做相应的调整。

4.4 投运前应采取相应技术检验措施

运行人员应在设备投运时，对设备进行相应的相位测试等工作，并且务必核对保护定值整定应与现场设备参数相一致。同时运行人员还应在设备投运后需加强监视和巡回检查工作，力保设备运行时各实时参数显示的正确性。

[1]王维俭.《电气主设备继电保护原理与应用》[M].北京：中国电力出版社

[2]《国家电网公司继电保护培训教材》[M].2009年4月.第一版.中国电力出版社

[3]马永翔，王世荣.《电力系统继电保护》[M].北京：中国林业出版社;第1版(2008年8月1日)

[4]王大鹏.《电力系统继电保护测试技术》.[M].中国电力出版社；第1版(2006年9月1日)

[5]《RCS-9600CN系列厂用电保护测控装置技术和使用说明书》