一起变压器差动误动事例分析

肖 萍，王 晓，付发云，廖湘凯，黄 玲，周雁冰

（国网湖南省电力有限公司检修公司，湖南长沙 410000）

0 引言

励磁涌流的产生主要受励磁电流影响，其幅值比较大，不采取措施将造成差动保护误动[1]。为了正确识别变压器励磁涌流，在变压器差动保护中加以励磁涌流闭锁判据，目前工程上常用识别方法有二次谐波制动、波形制动。

二次谐波制动利用的是励磁涌流中二次谐波分量较大特点，以流过差动元件差电流的二次谐波为制动量，辨别短路电流、励磁涌流，实现励磁涌流闭锁。波形制动，利用的是故障时差流基本为工频正弦波的特点，励磁涌流时存在大量谐波分量，波形发生畸变。利用算法识别出此种畸变，可识别励磁涌流[2-4]。

主要通过主变压器空投时差动保护误动事例，分析不同厂家变压器差动保护中二次谐波制动模式的区别，对如何减少主变励磁涌流误动进行讨论。

1 差动误动事例分析

某220 kV变电站1#主变为Y/Y/d11接线，配有2套差动保护，型号均为南瑞继保RCS-978。变压器检修完毕后在高压侧进行空载合闸操作，高压侧断路器合闸后18 ms，跳开主变高压侧610断路器。

现场检查一次设备未发现异常；检查二次设备发现，1#主变高压侧操作箱：第一路跳闸出口跳A、跳B、跳C灯亮；后台220 kV 1#主变光字：第一套RCS-978E主变保护出口；610第一组跳闸出口。

现场保护工作人员调阅了保护装置的动作报文和保护录波文件，1#主变第一套电量保护动作报文如表1所示，差动电流如图1所示。

表1 1#主变保护动作报文

从图1的波形可以看出，A，B两相差流为明显的励磁涌流波形，C相差流在刚开始的一个周波内与故障波形相似，后面的周波中波形中间逐渐出现歪头，说明有一定含量的二次谐波。三相差流较大，均超过了0.5Ie，初步判断本次跳闸是励磁涌流造成的差动误动。

图1 主变三相差流

核对1#主变差动保护定值（表2），可以看出，第一套差动保护采用二次谐原理识别励磁涌流，第二套差动保护采用波形对称原理识别励磁涌流。

表2 主变差动保护定值

利用波形分析软件进行谐波分析，三相差流的二次谐波含量如图2所示。可以看出，C相差流的二次谐波含量在10%浮动，最大为15%，低于二次谐波闭锁整定值（17%）。南瑞继保采用分相闭锁，使得空投1#主变造成其差动保护误动。

图2 三相差流的二次谐波含量

2 不同厂家二次谐波制动方法比较

2.1 二次谐波制动原理

根据三相差动电流中二次谐波含量识别励磁涌流，I2nd＞K2xb×I1st。其中，I2nd为每相差动电流中的二次谐波，I1st为对应相的差流基波，K2xb为二次谐波制动系数整定值，一般取0.15～0.20。

目前，在励磁涌流制动逻辑上一般有2种：一是分相制动，三相中某一相被判别为励磁涌流，只闭锁该相比率差动元件；二是交叉制动，采用或门闭锁方式，当三相总某相判为励磁涌流，闭锁比率差动保护。

2.2 不同厂家二次谐波制动对比分析

南瑞继保采用分相判别，如RCS-978，其他厂家一般采用或门闭锁方式，如四方CSC-326、许继WBH-801。文献[5]认为，南瑞继保装置的电流调整方式采用△→Y变化，最大化的保留了各相的谐波特征，因而采用分相判别。而其他厂家，由于采用Y→△侧调整变压器差动各侧TA二次电流相位，各相电流的涌流特征可能因为减法而变化，所以不采用分相判别，一般采用或门闭锁方式。

分相闭锁有利于加快变压器内部区内故障在差动保护动作速度，尤其是空投变压器内部发生故障时，变压器带故障合闸。故障相电流表现为故障特征，非故障相电流表现为励磁涌流特征，励磁涌流闭锁判据采用分相制动，故障相、非故障互不影响。但主变在投运前进行高压试验后，给变压器铁芯带来严重剩磁，导致空投主变二次谐波含量过低，二次谐波含量未达到定值，无法有效闭锁差动，造成差动误动。而或门闭锁方式优势在于空投时容易闭锁，但是可能会因为饱和等原因使得差动拒动[2-5]。

3 防范措施

目前保护对主变励磁涌流的判断原理未能兼顾各方面因素，因而不能避免涌流对差动保护的影响[6]。主要解决方案有以下3种。

（1）采用浮动门槛。南瑞继保978系列为了防止空投主变时差动误动，采用了浮动门槛技术。空投刚发生时，谐波含量大小很随机，不能作判别，在空投发生大概20 ms后，二次谐波含量的定值自动降低为整定值的1/3，然后按照固定算法随时间逐步向用户的整定值靠近，大概经过80 ms的时间可以浮动到整定值，这可以一定程度躲避谐波含量较低的现象。装置参数定值单中最后一项为“涌流浮动门槛退出”，实际运行中整定为“0”，使浮动门槛为投入状态。该方法虽然可以减少误动，但仍不能根本解决问题，上面的误动事例正是该厂家的保护装置。

（2）合理选取二次谐波系数定值。不同容量的变压器和不同系统产生的励磁涌流各不相同，在实际整定定值时，应该录取变压器多次冲击过程中励磁涌流的波形，并统计分析每次冲击波形中励磁涌流的大小和二次谐波的含量，作为检验定值是否合理以及可否躲过励磁涌流的重要参考[2]。

（3）加强涌流本质的认识，寻找新的原理和辅助判据弥补目前二次谐波制动的不足。

4 结语

二次谐波制动的变压器差动保护简单易行、具有比较成熟的运行经验，应用效果明显，可以改善变压器励磁涌流误动。但是，由于实际运行中励磁涌流的复杂性，目前采用的二次谐波制动判据无论是相制动还是或门制动都还存在一定不足。应加强对励磁涌流本质的认识，提高识别涌流和故障的准确性。

[1]胡玉峰，陈德树，尹项根，等.微机变压器保护中几种谐波制动比计算的比较[J].2000，28（7）：41-44.

[2]王力大，段周期.变压器励磁涌流引起保护误动分析[J].电力系统保护与控制，2010，38（10）：138-140，144.

[3]裘愉涛，姚斌，屠黎明，等.一起变压器差动保护误动事故的分析和对策[J].继电器，2008，36（8）：20-22.

[4]李德佳.微机型变压器差动保护误动作原因分析与对策[J].继电器，2004，32（5）：56-59.

[5]李本瑜.RCS-978变压器保护二次谐波制动系数整定值探讨[J].继电器，2004，32（15）：74-75.

[6]景敏慧.电力系统继电保护动作实例分析[M].北京：中国电力出版社，2012.