一起变压器差动保护动作分析

王绍辉

摘 要：本文阐述了一起变压器差动保护动作，根据过保护装置中录波的数据推断出：造成本次差动保护误动的原因是高低压侧电流相序接反，且高压侧实际所用CT变比与装置整定CT变比不一致。

关键词：变压器；差动；正序接线；负序接线；CT串联；区外短路

中图分类号：TM772 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）04-0136-02

Analysis of the Differential Protection Action of a Transformer

WANG Shaohui

（XJ Electric Limited Corporation，Xuchang Henan 461000）

Abstract： This paper described the action of transformer differential protection， through the protection of data from the current wave device detects phase high pressure and low pressure sides were reversed， resulting in differential protection in the area outside the interphase short circuit malfunction，and the CT conversion ratio of the high voltage side was not consistent with the CT setting ratio of the device.

Keywords： transformer；differential；positive sequence connection；negative sequence connection；CT series；out of zone short circuit

1 情况说明

2016年4月3日晚上19：42，某110kV青陂变压器差动保护动作，分别跳开该变压器高、低压侧开关跳闸。

根据用户反映得到如下信息：①故障发生时，当地雷电交加，低压侧出线的两条线路保护的过流保护I段同时瞬时动作，二次故障电流分别达到了40A和21A。整定定值为20A，0s。怀疑是雷击造成的短路故障。②线路过流保护动作的同时（相差几毫秒），青陂变压器的两套差动保护同时动作。③青陂变压器为两圈变压器，高压侧额定电压115kV，无中压侧，低压侧额定电压10.5kV。青陂变压器采用主后一体配置，保护装置为微机型继电保护。

2 动作分析

2.1 初步分析

现场变压器保护的设备参数和差动保护定值分别如表1和表2所示[1]。

根据设备参数可算出，青陂变压器高压侧和低压侧二次额定电流分别为：

[Ihe=S3×Uh×Nh=50×1 0003×115×120=2.09A] （1）

[Ile=S3×Uh×Nh=50×1 0003×10.5×600=4.58A] （2）

根据事故前变压器保护装置中录波的数据推断出：高压侧和低压侧的电流相序均接反，应为正序接线，而实际为负序接线。此时，保护装置软件计算后高低侧电流相位相差120°，而正序接线时保护装置软件计算后高低侧电流相位相差180°，负序接线造成正常运行时变压器保护装置中已计算出了较大差流，该差流随穿越性电流的增大而增大。所以，当低压侧区外发生相间短路时，由于穿越性短路电流很大，故差流也成比例增大，导致差动保护在区外相间短路时误动。但是，通过波形分析软件将高低两侧电流相序由负序还原成正序后，发现在低压侧相间短路时，差动保护仍出口。进一步分析可以发现：还原成正序接线后的保护装置在事故前仍有一定的差流。

2.2 波形分析

根据图1还原成正序后的录波中的差流数据及差动保护动作方程可以推断出差动保护应动作。从波形中还能进行如下分析：①从低压侧B、C相电流的幅值和相位（二者幅值相等，方向相反且无零序电流）可以初步推断为低压侧母线或其出线在发生了B、C相间短路；②从主变高压侧三相电流可以进一步确认①中结论，因为对于YD-11接线的变压器，当低壓侧B、C相间短路时，此时与低压侧故障相对应的两相中的滞后相（C相）电流最大，数值上是其余两相电流的两倍，且方向与它们相反。

经过上述分析后与用户沟通，确认故障确实发生在低压侧的同塔双回线路上，这也与线路保护动作行为恰好吻合。

综上，该事故属于典型的差动保护区外相间短路时主变差动保护误动的情况，针对这类事故一般需考虑如下几种可能性：①差动二次回路接线及各侧CT极性，事故发生后，现场已通流排查，回路无误；②区外故障是否导致CT严重饱和引起差动动作，如波形所示，故障电流较小，且故障电流中直流分量含量较小，排除此可能性；③保护装置设置是否存在不合理之处。

2.3 真因分析

在定位到故障点并一一排除上一节前2种情况后，只能重点排查装置的设置。中压侧接线方式钟点数和低压侧接线方式钟点数分别设置为12和11，与变压器实际组别形式一致。

通过进一步分析发现，故障发生前，已有差流（三相均为0.05标幺），且高压侧和低压侧负荷电流之比为：0.21/0.23=0.91，如图2所示。但根据2.1节中计算的高压侧额定电流/低压侧额定电流2.09/4.58=0.456，这显然是矛盾的，任何时刻两侧的负荷电流之比都应等于两侧额定电流之比。

由此，基本可以断定，装置中某侧的CT变比输入错误，与现场不一致，导致该侧额定电流计算错误，产生差流。差流与负荷电流大小有关，负荷电流小时，差动电流较小，区外故障时，短路电流很大，从而导致差动保护误动。

后测得高侧二次电流为0.068（平均）；低侧二次电流为0.07（平均）；经过与基准值Ie相除之后得出差流有0.02Ie，得出CT变比确实有误。

经过现场查找与观察，发现主变高侧CT一次绕组接线接成串联接线（本应接成并联），串联接法为300/5；并联接法为600/5，这就导致了正常运行情况下出现0.02Ie的差流。

至此，本次保护误动的根本原因是：高压侧CT一次绕组接线错误，造成装置输入的变比和实际变比不一致，额定电流计算错误，导致区外故障时差动保护误动。这也与用户说的之前负荷增大时装置频报“差流越限告警”现象吻合。

3 结论建议

针对该事故及这段时间内收集现场的一些疑问，现对这起变压器差动保护动作得出如下结论：现场变压器高压侧CT一次绕组接线错误，CT一次绕组的串联、并联接线改变了电流互感器的变比，造成保护装置输入的变比和实际变比不一致，区外故障时保护装置计算出较大差流，并达到了差动动作条件，导致区外故障时差动保护误动。

参考文献：

[1]国家能源局.DL/T 684—2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].北京：中国电力出版社，2012.