某110 kV智能变电站一次主变跳闸动作分析

徐建友， 赵勇呓， 赵创业

(国网淮北供电公司， 安徽 淮北 235000)

0 引言

主变差动保护动作跳闸是电力系统中影响供电可靠性的重要因素之一，主变保护拒动或误动是继电保护二次专业应严禁发生的事件之一。影响主变差动保护动作原因很多，对智能变电站中的主变保护涉及的因素更多。因此对此次主变差动保护动作行为进行分析，找出该主变差动保护开关动作和不动作的原因很重要。

1 事故现象说明

2019年10月24日19∶37分，某公司调控监控台发现某110千伏变电站#1主变B套保护PCS-978T1-DA-G比率差动、工频变化量差动保护动作，跳开两侧开关；A套保护PCS-978T1-DA-G仅启动未动作。初步判断该主变保护动作异常(误动或拒动)。随后变电检修一、二次检修专业人员赶到该变电站现场检查发现在该主变低压侧一分支101开关CT绕组处CT绕组两侧都有放电的痕迹且有一只已烧死的动物，初步判断是因开关柜出线仓内封堵密封不严导致动物进入而导致短路故障。但该主变保护为什么B套差动动作而A套差动不动作？值得进一步分析，确保二次虚回路、保护配置及装置原理的正确性，避免该主变差动保护出现误动或拒动发生。

2 影响主变差动保护动作的原因

影响主变差动保护动作的原因很多，常见的有以下几个方面：

(1)护保护范围内有故障将导致差动动作或区外故障导致CT饱和造成差动保护动作；

(2)二次回路导致差动保护动作，如CT回路异常、CT开路或SV虚回路配置异常等；

(3)励磁涌流及和应涌流等谐波和非周期分量导致差动保护动作或躲励磁涌流的措施不力导致差动保护动作；

(4)主变差动保护定值整定不正确导致差动保护动作。

从以上主变差动保护动作原因初步不能确定该变压器差动保护动作和不动作是正确的，必须结合以上原因逐条分析。

3 主变差动保护的躲励磁涌流的措施

在变压器差动保护中，对差流进行励磁涌流特征进行分析判别，在实际工程应用中有以下三种，分别是二次谐波含量高、波形不对称和波形间断角比较大的三种特征原理[1]，尤其是前两种应用最为普遍。本主变差动保护PCS-978T1-DA-G(南瑞继保公司生产)A、B套分别采用的是二次谐波含量高和波形不对称识别励磁涌流的方法来躲过励磁涌流的方法制动差动保护的原理[2]。这里重点说明一下该两种识别涌流原理。

3.1 二次谐波制动原理

二次谐波制动原理是利用流过差动保护的电流中的二次谐波电流作为制动量，区分出差动电流是内部故障的电流还是励磁涌流，实现励磁涌流闭锁的。当二次谐波制动系数K值大于保护装置整定的值闭锁差动保护。该制动系数通常整定15%。

3.2 波形对称制动原理

波形对称制动原理是利用流过差动保护的电流进行波形对称算法，将差动电流中的故障的电流和励磁涌流区分开来，将差流进行差分算法滤除电流中的直流成分，然后比较每个周期内的差电流的前半波与后半波的量值，当不对称系数K大于整定的值闭锁差动保护来实现差动保护闭锁的。该不对称系数通常整定为0.5。

4 现场装置的定值信息及该主变保护(A、B套)虚回路图

4.1 主变保护装置定值表

主变保护装置定值表如图1所示。

图1 主变保护装置定值表

4.2 主变保护装置的虚回路图

主变保护装置的虚回路图如图2、图3、图4所示。

图2 主变保护IED设备信息关联图

从主变保护装置的两套保护二次虚回路图来看未发现不一样的地方，可以肯定该主变保护两套动作行为不同与保护配置文件(SCD、ICD)没有关系。

从以上的定值初步发现该主变A套差动保护采用二次谐波制动原理躲励磁涌流，B套差动保护采用波形对称原理区分励磁涌流和故障电流的制动方法躲励磁涌流。这可能是该主变保护两套保护动作行为不同的原因。但需要进一步进行差流波形二次谐波成分和波形对称性分析才能找出真正的原因。

5 故障波形分析

首先对两套主变保护的差动波形进行分析。

图5是从现场调取的该主变保护动作波形，下面分别对A套保护差流的二次谐波分量和B套保护差流波形对称性进行分析。

由图5可见，保护启动前，低压侧B相电压跌落至12～14 V，A、C相电压升高至线电压，符合B相单相接地故障特征；保护启动时刻，高压侧三相电流突然上升、低压侧三相电压跌落同时至10 V以下、低压侧三相电流没有明显变化，符合低压侧区内三相短路故障特征；约14 ms后，低压侧三相电流相继上升，表明此时故障由区内三相短路开始转为区外三相短路。注：启动后第14 ms时刻，低压侧A相电流还没有立刻变化、BC相电流也没有立刻达到最大值，启动后第14～26 ms期间为区内外故障共存区间；启动后第26 ms以后，故障转为区外。

图5 故障过程的电流电压

5.1 差动保护B套保护波形对称分析

(注：以下分析波形，图6、7、8，图9、10、11的横坐标时标为：波形起录时刻为0 ms，保护启动时刻为第60 ms；区内故障期间，A、B套差动保护均已可靠满足比率差动制动特性曲线。)

分析B套保护动作波形，波形对称计算方式波形如下：

图6 B套保护A相差流波形识别判据计算值 图7 B套保护B相差流波形识别判据计算值

图8 B套保护C相差流波形识别判据计算值

B套采用波形识别判据判别，区内故障期间，B套B相波形识别判据满足动作条件，涌流开放；差动保护动作跳闸出口。

5.2 差动保护A套保护二次谐波分析情况如下

A套保护动作波形，A、B、C相差流的二次谐波计算值如下：

图9 A套保护A相差流二次谐波含量计算值(%)

图10 A套保护B相差流二次谐波含量计算值(%) 图11 A套保护C相差流二次谐波含量计算值(%)

从图6、7、8图9、10、11分析可见故障过程中A、C相差流的二次谐波含量较大，谐波闭锁判据不满足。差动保护启动但不出口动作跳闸。

综上波形对称性和二次谐波分析可知A套采用二次谐波判据判别，A、B相二次谐波含量在定值门槛附近，未满足动作条件，因此A套涌流闭锁。

6 总结

根据以上综合分析，结合现场主变差动保护录波可以看出本次故障经历了单相接地-区内三相短路-区内外故障共存-区外三相短路的发展过程，属于发展性故障。区内故障持续时间较短，短路电流在短时间内多次变化，差流谐波含量高。该主变A、B套保护采用了不同的励磁涌流闭锁方法，故障过程中，A套二次谐波判据未满足、B套波形识别判据满足，因此A套保护不动作、B套保护动作。

针对以上两套制动原理不同而造成保护动作行为不一致，将向有关生产厂家寻求进一步优化两套保护的谐波制动系数和波形对称系数，确保保护正确动作。避免再次出现两套保护动作行为不一致。