110kV主变差动保护误动作事故浅析

谢小聪

摘 要：差动保护属于继电保护的一种类型，首先输入电流互感器（TA）两端电流的矢量差，达到设定动作值就会启动动作元件，实现电路保护目标。本文首先介绍了差动保护的原理和误动作原因，然后分析了110kV主变差动保护误动作事故，最后总结了相关防范措施，以供参考。

关键词：110kV主变；差动保护；误动作；防范措施

在电力系统中，变压器是一个重要的设备，一旦主变内部发生故障不能及时动作，就可能造成设备损坏，甚至影响整个电力系统的运行。在差动保护动作区，包括主变本体、CT和变压器引出线等，该区域发生故障后能及时动作，其它区域则闭锁不动作。在实际应用中，由于多种因素的影响，差动保护可能发生误动作，以下结合实际案例进行探讨。

1.差动保护的原理和误动作原因

1.1 原理

差动保护的理论基础是基尔霍夫电流定理：变压器在正常运行时，理想状态下输入电流和输出电流是相等的，此时差动继电器不动作；一旦变压器内部发生故障，此时故障点会出现短路电流，差动继电器就会动作。从保护范围来看，主要包括以下几点：①引出线和内部绕组线圈的相间短路；②绕组匝间短路故障；③接地系统中的线圈和引出线发生接地故障；④变压器CT故障。

1.2 误动作原因

差动保护动作跳闸的原因，主要包括[1]：①主变及套管引出线发生短路；②保护二次线故障；③电流互感器短路或开路；④主变内部故障；⑤保护装置误动。具体到误动作原因，一是励磁涌流引起的；二是区外故障引起的；三是区内故障引起的，例如：①变压器运行时，各侧额定电流差异大；②变压器一侧带有分接头调节，电压发生变化；③电流互感器本身误差，或不同型号引起的误差；④谐波和非周期分量对电流互感器产生的影响；⑤不同类型的负载导致各侧电流的相位发生偏差。

2.110kV主变差动保护误动作事故案例分析

2.1 案例1：二次回路多点接地

某110KV变电站的35KV开关在大修安装期间，2#主变差动保护动作跳闸，跳开2#主变高、低压侧开关。现场情况：2#主变保护装置的动作行为如下：11：05：55：819000000ms差动保护启动，00193ms差动保护出口，故障录波显示35KV侧电流回路V相突变电流为3.54A，引起的差动电流高于动作值1.1A，满足保护动作出口的条件。检查差动二次电流回路，可见主变保护屏侧差动电流回路的中性点N端接地，开关机构箱内还有电流回路N端接地点，且一次设备、二次设备共用接地扁铁接地。2#主变保护跳闸时，工作人员正常施工，焊工正在焊接主变中压侧的开关接地引线，电焊一次就出现主变动作。

分析其原因，其一变电站没有采取二次回路抗干扰措施；其二存在多个接地点；其三接地网的等电位面不理想，不同位点会产生电位差[2]。因此，电焊作业时，电弧电流较大注入一次地网，此时地网电位差串入2#主变差动回路，产生V相突变电流2.54A，并引起主变差动保护误动作。

2.2 案例2：各侧流变极性不一致

某110KV变电站的1#主变在恢复送电时，工作人员停用主变保护跳闸压板，差动保护压板投入，1#主变带35KV母线的负荷正常。在带负荷向量测试时，1#主变差动保护动作，跳闸出口未投入，因此主变高、中压侧开关未跳闸。分析故障录波波形，可见CPU启动至保护动作跳闸这一时段内，高、中压侧的负荷均处于正常范围，没有形成突变的故障相电流，此时差动电流DI=0.3Ie，满足差动保护动作条件，并延时160ms动作。检查发现，高、中压侧的电流波形相位一致，不满足各侧负荷特性。正常情况下高压侧、中压侧分别属于电能送端和受端，因此负荷方向相反，电流方向相差180度。基于此，初步判断是高压侧和中压侧的流变极性不一致引起的。

进一步检查发现，35KV段母线开关柜在改造时，I段母线开关闸、流变均更换，验收时线路开关流变P1以母线为极性端；校验时工作人员误认为所有流变均以母线侧为流变P1端，流变的一次、二次极性为同级性。實际上，主变中压侧的引线在连接时，P1指向变压器，和以母线侧为极性相反，导致中压侧流变极性和高、低压侧不一致，当负荷电流提高至一定数值，就导致差动保护误动作。

2.3 案例3：SV接收软压板未投入

某110KV智能变电站，2#主变差动保护动作，跳开主变3个开关，具体情况如下：2#主变保护A柜928ms纵差差动保护动作，跳开主变三侧开关；B柜929ms纵差差动保护动作，跳开主变三侧开关。通过分析故障录波数据，可见录波均有差流，分析数据显示2#主变的低压侧电压、电流均为0，而且未发生零漂现象，但故障录波器却有采样数据。查询保护装置SOE变位信息后，发现2#主变差动保护动作时，SV软压板均处于退出位置，导致低压侧的数据异常。因此，本次故障是因为主变低压侧母线设备发生相间短路，继而引起穿越性故障电流，造成高压侧电流剧增，低压侧电流未采集到区外故障电流，因差动电流最终造成差动保护误动作。

3.主变差动保护误动作的防范措施

3.1 落实施工验收制度

第一，施工期间，加强一次、二次交叉作业管理，确保回路检查无异常，才能进行电焊作业。第二，在电流二次回路工作中，要彻底断开保护装置的电流端子连接片，落实隔离措施，不能使用临时接地线，防止干扰信号影响差动保护装置[3]。第三，规范主变差动带负荷向量测试工作，测试前停用差动保护压板。第四，和主变相关的电流互感器二次回路，恢复送电前进行极性试验，避免极性接反引起的差动保护误动作。

3.2 制定抗干扰措施

以《国家电网公司18项电网重大反事故措施》为依据[4]，将继电保护作为一项重点，二次电缆的沟道敷设截面大于100mm2，建成完善的等电位接地网；开关场的端子箱内，采用截面在100mm2以上的裸铜排，并且利用铜缆连接等电位接地网；公用电流互感器的二次绕组和二次回路，只能在保护柜内一点接地。此外，制定电流互感器的极性接线规则，主变各侧电流互感器的极性以母线侧为准。如果电流互感器一次指向母线侧、二次指向主变侧，应在差动保护柜内一点接地。

3.3 加强软压板管理

在智能变电站中，SV采样软压板应该和一次设备同步动作，即一次设备投入，软压板也应该投入；一次设备退出，软压板也应该退出[5]。工作人员在操作中，应该落实操作票制度，将SV投入软压板列入操作票。开关开启时，和开关对应的SV投入软压板退出；开关闭合时，SV投入软压板投入。如此，能避免开关投入运行时，而SV投入软压板退出的隐患。

结语：

综上所述，差动保护装置，是保证电力系统安全运行的重要元件，文中结合主变差动保护误动作事故案例，探讨了事故发生原因，包括二次回路多点接地、各侧流变极性不一致、SV接收软压板未投入等。对此，电力工作人员应该落实施工验收制度、制定抗干扰措施、加强软压板管理，以提高变电站的运行性能。

参考文献：

[1] 付威.110kV主变差动保护误动作分析[J].电子世界，2016，（6）：128-129，133.

[2] 郭婷，林思思.一起雷击线路引起主变差动保护误动的分析[J].海峡科学，2012，（8）：90-92.

[3] 黄华.110kV变电站增量差动保护误动原因浅析[J].科技创新与应用，2013，（15）：2.

[4] 霍思敏，汤吉鸿，徐宇新， 等.一起复杂事故的保护动作行为分析[J].电力自动化设备，2012，（3）：145-148.

[5] 熊友红，邬守鑫.一起110 kV线路差动保护误动事故分析[J].电力系统装备，2014，（5）：66-67.