主变差动保护区外短路引起误动的动作分析

张立红

主变差动保护区外短路引起误动的动作分析

张立红

（乾县供电分公司 陕西咸阳 713300）

在某变电站10kV线路短路时，主变差动保护动作。经查明，为定值中CT接线方式与现场实际接线方式不符，使变压器高压侧与低压侧的30°相位差未得到补偿所致。通过实际计算，当定值为常规（Y/△）接线方式而实际CT接线为星形时的差动电流和制动电流，可靠论证了此次误动作原因。

差动保护；误动作；CT接线方式；差动电流；制动电流

在电力系统中，变压器是变电站、电源点的心脏，它的运行工况、故障率等对供电的可靠性和系统安全稳定运行起着至关重要的作用。大容量变压器也是重金、耗财设备。因此大容量变压器必须装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。

差动保护是变压器的主保护，差动保护是利用基尔霍夫电流定律中“在任意时刻，对电路中的任一节点，流经该节点的电流代数和恒为零”的原理工作的。差动保护把被保护的变压器看成是一个接点，在变压器的各侧均装设电流互感器，把变压器各侧电流互感器副边按差接线法接线，即各侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，将同极性端子相连，并联接入差动继电器。在继电器线圈中流过的电流是各侧电流互感器的副边电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的：从理论上讲，正常情况下或外部故障时，流入变压器的电流和流出的电流（折算后的电流）相等，差回路中的电流为零。然而在实际运行中，由于种种原因，譬如，电器回路接线错误、定值整定不负荷规程等等，区外故障时变压器差动保护误动作的情况时有发生。如何是变压器差动保护可靠躲过区外故障，提高正确动作率，对保证供电可考率、电网安全稳定运行起着至关重要的作用。

1 问题的提出

2006年9月，110kV某变电站，发生了二号变压器差动保护动作跳闸。（主变容量50000kVA，额定电压110/10.5kV，额定电流262.4/2749.3A，保护型号为国电南自生产的PST621主变差动保护。差动保护各侧CT变比：高压侧300/5，低压侧3000/5）保护动作后，相关班组分别对变压器和保护装置进行了检查，经查变压器无缺陷，而同时得知，在距离此变电站100多米处，某单位施工造成了10kV电缆出线被挖断，因此初步怀疑有可能是主变保护误动作。检查保护定值，装置定值与定值通知单一致。随后检查了CT接线，主变高压侧和低压侧的CT接线都为星形接线，极性端都指向母线侧。接线符合定值单中说明：差动保护各侧CT接线都按星形。

在进一步查看说明书时发现，差动保护控制字2的D1置1，意即TA常规接线。至此问题找出，就是此次定值于现场实际不符。

2 主变差动保护相位补偿原理

系统中的变压器，多为Y/△-11接线组别，因此变压器的低压侧电流超前高压侧30°，而差动保护要对变压器高低压侧的电流进行比较，首先就要对此相位差进行补偿。

（1）靠外部接线来补偿。将变压器Y侧CT二次接成三角形接线，变压器△侧CT接成Y型接线，这种补偿方式成为CT二次传统接线（或常规接线）。但是这样做的缺点是二次接线复杂容易出错，△型接线导致CT断线的判据复杂化，线电流作为额定电流幅值较大，容易引起电流互感器饱和。

（2）通过软件算法来纠正。两侧CT均接成Y型，称为CT二次全星形接线。高压侧电流两两相减，减出的线电流恰好与低压侧电流相位相同，用以同低压侧电流相比较。这样做的好处是CT二次接线简单化，便于判断故障相；二次额定电流较小，CT断线判据简单。缺点是计算量大，试验方法复杂。

现在的保护多为微机保护，这两种方法都可以实现。一般厂家会建议使用后一种补偿方式，即软件补偿。此时，就要在定值控制字中加以明确。

3 平衡系数的确定

因为变压器两侧CT变比不同，为了补偿正常运行情况下的不平衡电流，以变压器高压侧额定计算电流为基准，在软件中通过给低压侧电流乘平衡系数KPHL，达到补偿不平衡电流的目的。

KPHH=1（高压侧平衡系数等于1）

KPHL=IHjsa/ILjsa（低压侧平衡系数等于高压侧额定计算电流除以低压侧额定计算电流）

4 差动电流和制动电流

PST621差动保护中，差动电流计算：ICD=∣KPHH×IHjsa＋KPHL×ILjsa∣，即考虑平衡系数后高低压侧计算电流向量和的绝对值。

制动电流计算：IZD=MAX（∣KPHH×IHjsa∣，∣KPHL×ILjsa∣），即考虑平衡系数后高低压侧计算电流绝对值中的最大值。

5 变压器参数和保护定值

表1 变压器参数和保护定值

6 计算

（1）计算在定值及接线均为Y型时，区外短路时保护的差动电流和制动电流。

例如：已知永安变的10kV母线阻抗在小方式下标幺值为X1小=0.3301，则当10kV母线出口处发生三相短路时，变压器相关数值见表2。

表2 定值及接线均为Y型时变压器相关数值

此时动作点位于制动区，如图1所示。

（2）计算当定值为常规接线而CT实际接线均为Y型时，区外短路保护的差动电流和制动电流。

同样已知永安变的10kV母线阻抗在小方式下标幺值为X1小=0.3301，则当10kV母线出口处发生三相短路时，变压器相关数值见表3。

此时动作点位于动作区，如图2所示。

图1

表3 定值为常规接线，CT接线为Y型时的变压器相关数值

图2

7 结论

通过上述计算可以看出，当差动保护定值与实际CT接线方式不符时，由于保护装置通过控制字判断出CT已经靠外部接线纠正30°相位差，故直接将CT高低压侧二次电流做比较，由于此两侧电流相位差150°，故产生了较大的差动电流，致使保护在区外故障时误动作。

8 结束语

近年来，农网改造工作大面积展开、变电站改造、增容项目不断增加，为保证变压器差动保护可靠、准确动作，增强电网安全稳定运行，提高供电可靠性。所以从设备参数提供、定值计算、CT接线方式核对等环节层层把关，严格遵守施工、试验、验收、等程序，必须环环相扣、尊重科学，及时发现问题，避免事故发生，从而保证保护动作的可靠性和电网的安全性。

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TM407

A

1004-7344（2016）27-0078-02

2016-9-12

张立红（1974-），女，技师，大专，主要从事电力变电、调度运行工作。