一起变电站主变保护误动作原因分析与处理

永登县弘阳新能源发电有限公司 刘东东

1 引言

变压器同相高低压绕组均绕在同一铁心柱上，由同一主磁链绕制。当主磁通变化时，高低压绕组中的感应电势存在一定的极性关系。变压器接线组是一次绕组与二次系统相结合的一种表示方法。 变压器接线组别一次侧接线方式用大写字母表示，二次侧接线方式小写字母表示。

变压器绕组有两个连接，即，“三角形连接”和“星形连接”；“d 表示为三角形连接，”n“表示与中性线星形连接，Y 表示星形;“YN，d11”，其中11是指当一次侧电压相位作为一针细针指向时钟的12：00位置时，次级侧的线路电压相量位于时钟的11：00位置。也就是说，二次侧的线路电压UAB落后于一次侧电压UAB330度（或前方30度）。继电保护的连接组别定值整定应和主变铭牌连接组别输入一致。

2 故障现象

某电厂新扩建的330 kV 升压站#2主变间隔2022年1月11日初次投入运行，主变保护A 套、主变保护B 套无动作，一次设备冲击试验合闸成功，风电场站用变T 接在35C4风电集电线上，站用变高压侧跌落保险送电合闸操作时，发生A、B 相间短路故障，致使330kV 变电站35C4风电4线过流I 段保护动作，35C4开关跳闸，330kV 变电站#2主变A 套保护纵差保护动作，#2主变高压侧3302开关、#2主变低压侧350C 开关跳闸，#2主变A 套保护故障相别为C 相，纵差保护动作时间34ms，纵差最大差流0.682Ie。#2主变保护B 套未动作。

3 电站简介

330 kV 升压1#主变已正常运行，本期扩建1×240MVA#2主变一台，#2主变高压侧电压等级330kV，断路器编号3302；#2主变低压侧电压等级为35kV，断路器编号350C，室内35kV 母线采用扩大单元接线形式。#2主变预接入风电场200MW项目（可研），本期建设100MW，安装23台直驱式风力发电机组。以4回35kV 架空线路汇集入330kV 升压#2主变间隔低压侧。

4 故障初步原因分析

35C4风电集电线上站用变故障明显，为站用变内部故障所致。此次故障为主变保护区外故障，主变保护动作原因需进一步查明原因。

4.1 #2主变压器保护A 柜差动保护用电流互感器变比

高压侧（330kV 侧）：1000/1，低压侧（35kV侧）：2500/1，高压侧电流取自主变高压侧CT，低压侧电流取自350C 开关柜CT，定值中主变高低压侧额定容量240MVA，实际装机容量100MVA，根据计算公式：

得出主变高压侧额定电流：

实际运行额定电流：高压侧实际二次额定电流：

差动保护是利用基尔霍夫电流定律，具体到主变差动保护，将低压侧电流折算到高压侧，变压器正常运行，低压侧流入的电流值等于高压侧流出的电流值，即差动电流为0，此次动作电流0.682Ie，大于定值0.5Ie，保护动作正确，但需进一步分析产生差流的原因。

4.2 变压器保护可能产生差流的原因

一是变压器保护定值整定错误，如变压器的设备参数定值，导致装置内部模型计算错误，经检查主变高压侧额定容量设置240MVA，主变低压侧额定容量设置240MVA，高压侧CT 一次值1000A，高压侧CT 二次值1A，低压侧CT 一次值2500A，低压侧CT 二次值1A，差动启动定值0.5Ie，与定值单核对无误。

二是负荷不平衡。330kV 升压站330kV 设备、35kV 设备全部投入后，电压幅值检查A、B、C 三相正常在349kV，相位互差120°。电流幅值较小，相位互差120°，差流检查正常为0.因电流幅值小，不满足极性六角图测试，按照启动方案，投入站用变，增加负荷电流。排除负荷不平衡导致的主变保护误跳。

三是有载调压切换不一致，档位切换不到位，挡位所在绕组电阻值不一致，计算所得电流不平衡导致差流过大。变压器在投运前，调试人员对变压器全档位做了切换试验，未发现异常，变压器交接试验时，试验人员对全档位直流电阻做了测试，试验数据较出厂值无明显变化，不平衡率小于2%，符合电气交接试验标准DL/T596-2021变压器试验规定要求。

四是极性错误。主变CT 极性是指一次绕组和二次绕组间电流方向的关系。按照规定，CT 一次绕组的首端标为P1，高压侧P1在330kV 母线侧，尾端标为P2，高压侧P2在主变侧；低压侧P1在35kV母线侧，低压侧P2在主变侧；二次绕组的首端标为S1，尾端标为S2。在接线中，P1和S1、P2和S2称为同极性端。假定一次绕组的电流I1从首端P1流入，从尾端P2流出时，二次绕组中感应的电流I2是从首端S1流入装置，从尾端S2流出装置，此时在铁芯中产生的磁通方向相同，这样的CT 极性标志称为减极性。除有特殊规定外，均采用减极性。极性接反会引起继电保护拒动或误动。根据故障现象及继电保护装置动作情况做了分析，可能是主变保护A套误动或主变保护B 套PRS-778拒动。

5 处理措施

一是极性测试。差动定值0.5Ie，差动电流0.682Ie，针对动作差流大问题，初步判定为#2主变保护A 柜电流线CT 极性接反，将4节1.5V#1干电池串联，正极接于CT 的一次绕组P1，负极接在P2上，CT 的二次侧S1接指针式电流表的正极，S2接负极。接好线后，若开关S 在合闸瞬间指针正偏，拉闸瞬间指针反偏，则P1、S1是同名端，电流互感器是减极性，如指针摆动与上述相反为加极性。同时按照保护主变，电流极性指向主变的原则，主变高压侧P1在330kV 母线侧，主变低压侧P1在35kV母线侧，极性均指向主变，二次侧S1均进入装置1A首端，电流极性无误。测试其他保护、计量、测量绕组极性均正确。对高压侧、低压侧电流二次通流，装置采样值正确，

二是相线核对。对主变高压侧端子箱至主变保护A 柜 的A4101、B4101、C4101，N4101二 次接线唯一正确性进行校验，接线正确。对主变低压侧开关柜二次端子排至主变保护A 柜的A4111、B4111、C4111，N4111二次接线唯一正确性进行校验，接线正确。测试其他保护、计量、测量绕组相线均正确，二次线相序核对无误。对330kV 一次设备全部进行相序核对，相序核对无误。

三是根据二十五项反措要求，电流互感器二次绕组有且仅有一点接地，同时考虑端子箱接地可能发生的开关场的接地事故将地位差引至保护装置，主变差动保护电流互感器二次接地选择在保护屏柜接地，检查电流互感器二次接地保护A 柜高压侧N4101、低压侧N4111接地正确、B 柜接地正确，采用4mm2黄绿色标的接地线，对CT 二次接地全部进行了核查，接地均按照图纸可靠接地。

四是对故障录波波形及开关量动作情况与保护装置进行核对分析，故障录波模拟量与开关量与保护装置采集到的故障量一致。

五是对#2主变保护A 柜跳闸出口接线与图纸进行了核对，接线无误。装置I 侧与III 侧电流与出口和一次设备330kV、35kV 设备对应无误。查看对比分析双套配置的#2主变保护B 柜PRS-778未动作的原因，无有效引起保护动作的条件。

六是现场检查#2主变保护A 柜高低压侧电流回路接入方式，检查发现330kV 侧电流接入保护装置对应高压侧电流（对应接线组别YN）回路，35kV侧电流接入保护装置对应低压侧电流（对应接线组别d11）回路。

七是核对保护定值和压板投退情况，定值输入与定值单均一致，软压板、硬压板控制字均按照定值要求投入。但是保护装置参数设置和定值单均无变压器“接线组别”设置选项，查看2#主变保护B柜，保护接线组别为“YN/yn0”接线，与一次设备“YN/yn0”接线组别一致。1#主变和2#主变保护型号配置一样，查看1#主变保护A 柜参数设置的接线组别，与一次设备“YN/yn0”接线组别一致。查看#2主变保护A 柜此装置版本的说明书，发现此保护版本是用于Y0/d11的保护，初步判断此次故障是由于定值中保护接线组别设置错误导致。该（V4.01）程序仅适用Y0/Y0/D-11接线，由于调整方式与主变接线方式不符，导致低压侧区外故障时出现差流。

6 分析

此次保护误动是因为继电保护装置输入定值中连接组别（Y0/Δ-11）与被保护一次设备连接组别（YN/yn0）不一致造成补偿偏差而引起的保护误动，对于Y0/Δ-11保护，存在补偿校正：

Y0侧：I'A=（IA-I0）；I'B=（IB-I0）；I'C=（IC-I0）I

Δ 侧：I'a=（Ia-Ic）/√3；I'b=（Ib-Ia）/√3；I'c=（Ic-Ib）/√3

式中：Ia、Ib、Ic 为Δ 侧CT 二次电流；I'a、I'b、I'c 为Δ 侧校正后的各相电流；IA、IB、IC 为Y0侧CT 二次电流；I'A、I'B、I'C 为Y0侧校正后的各相电流。

差动保护启动电流定值为0.5Ie，区外故障时，三相差流分别为0.534Ie，0.159Ie 和0.688Ie，差流制动门槛为0.839Ie，0.994Ie 和0.576Ie，C 相差流满足方程，因此纵差保护动作跳闸

正常运行时，高低压侧电流向量关系，两侧电流相差约180°。采用Yn0，y0接线方式离线计算各侧调整后的电流及差流，低压侧区外故障时三相差流为0。

A 套变压器保护各侧CT 二次电流相位由于软件调整，装置采用Δ →Y 转化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，加快了保护的动作速度。应将A 套保护定值Y0/Δ-11修改成YN/yn0。

7 整改措施

7.1 程序升级

现场升级主变保护A 柜装置程序，开放“钟点数”选择设置，将保护的“接线组别”由（Y0/Δ-11）更改为和主变铭牌一样都为YN0/y0，并变更保护定值单，开放前后钟点数选择选项对比见表1。

表1 开放前后钟点数选择选项对比

7.2 定值整定

升级后按照保护定值单对所有保护重新做了整定，防止软件升级造成保护其他保护定值的变更，重点对主变接线组别做了检查，检查主变保护A 柜装置控制整定无误，检查软压板整定无误，检查硬压板整定无误，检查主变跳闸矩阵整定无误，

7.3 装置检查

屏柜二次空开投退无误，电流、电压短接可连片均在导通连接状态，二次接线均做了紧固，非电量开入状态均正常，通讯通道均正常，与后台通讯的A 网、B 网通讯状态正常，遥信及中央信号开入正常。出口线正极线+220V，负极线-220V，电压正常。查看直流系统正对地绝缘电阻999kΩ，负对地绝缘电阻999kΩ，GPS 对时正常，与网络时间一致，打印机电源正常，进纸退纸无卡顿。

8 结语

差动是微机保护特有的一种主保护，差动将相量转变为各采样点（瞬时值）的比率差动，并依靠多点重复判断来保证可靠性。差动保护的设置主要是为一般的非轻微变压器内部故障提供一个速动段，有助于消除二次谐波判据带来的长延时影响。差动可快速切除绝大多数非轻微的变压器相间、接地故障。采样值差动保护可作为对常规差动的补充，继电保护定值是保护动作的依据，定值的计算、整定严格按照设备参数实施，新建电站调试、运行人员应熟悉设备，施工工艺、安装调试符合相关规程，运行人员不断提高设备运行技能水平。