一起110 kV主变差流越限告警事件的分析

阳 卫

（国网四川映秀湾电厂，四川 都江堰 611830）

1 概述

某水电站1号机及1号主变采用发变组单元接线方式，通过110 kV母线接入四川电网，近区负荷和部分小水电经35 kV母线接入1号主变中压侧。

主接线及1号主变差动保护（单相）接线简图见图1。

图1 主接线及1号主变差动保护（单相）接线简图

其中，1号主变的技术参数见表1。

表1 1号主变技术参数

2022年通过技改，1号主变保护装置采用两套主后备一体的南自PST-671UT1微机保护装置。其中，差动保护作为1号主变引出线、套管及内部的短路故障主保护，其接线特点如下：

（1）二次接线接入保护装置时均采用Y形接线；

（2）变压器高、中、低三侧电流互感器分别以母线侧、变压器侧位极性端，差动保护电流互感器采用全星形接线；

（3）差动保护由保护软件自动实现对各侧电流相位和幅值进行调整和补偿，保护启动电流定值0.5Ie，差流越限告警值由程序固定为0.33×0.5Ie，即0.165Ie。

2 现象描述

2022年4月3日，1号主变保护装置技改完成，1号主变随后恢复运行。当时的运行方式是，1号机仍处于检修状态，出口1开关在分闸状态；35 kV母线通过1号主变中压侧301开关合闸送电正常。

04：00左右，在运行人员将35 kV近区线路相继投入运行后，该小水电站通过35 kV草凉线带4 MW负荷运行，1号主变2号保护装置报“差流越限”信号。现场人员检查发现，2号保护装置差动保护三相差流分别为0.458 A、0.470 A、0.469 A，但1号保护装置内三相差流为零，无任何信号。

在此工况下，进一步检查发现高、中两侧的三相电流幅值基本相等，三相相位互差120°，幅值偏差不大于2% ，满足三相电流对称性的要求，将中压侧二次电流折算到高压侧，与高压侧二次电流基本相等。具体情况如表2所示：

表2 两套差动回路各分支二次电流幅值和相位

另外，通过高、中压两侧同名相电流的相位差，检查差动保护电流回路的极性组合情况，发现两套保护相角差有明显不同。检查结果如表3所示：

表3 两套保护高、中两侧同名相电流相位差

3 分析处理

3.1 原因排除

对于无载调压的变压器，各侧相位幅值不平衡、计算变比与实际变比不一致、电流互感器传变误差、励磁涌流[1]、电流回路多点接地[2]、定值设置错误[3]及保护装置交流插件采样值不满足精度要求[4]等都可能导致差动回路产生不平衡电流，一旦超过整定值，就将导致保护装置发出“差流越限”信号，甚至造成差动保护误动。

造成2号保护发出“差流越限”信号的原因，显然不在上列。综合变压器差动回路电流对称性分析，也可以排除负荷不对称、负荷波动大、CT变比接错、存在电流寄生回路等原因[5]。

3.2 相量图分析

设高压侧电流二次回路的三相电流分别是I1a、I1b、I1c，中压侧电流二次回路的三相电流分别是I2a、I2b、I2c。

对于YN yn0 d11联结组别的三绕组变压器，由于三相电流以全星形和正极性的方式接入，正常情况下高、中压两侧二次电流幅值分别相等，相位关系以高压侧A相为基准，高压侧二次电流超前中压侧的对应二次电流180°，经过幅值补偿后，流入三相差动回路的电流为零，如表2所示的1号保护，其相量关系如图1所示。

对比图2分析，发现当变压器中压侧二次回路的三相电流相序接反时，高压侧二次电流对应中压侧的二次电流相位关系就由超前180°变成了滞后60°，和表3中2号保护的情况一样，其相量关系如图3所示。

图2 正常运行时高压侧和中压侧二次电流相位关系

图3 中压侧相序接反时高压侧和中压侧二次电流相位关系

如图3，以A相为例，当变压器中压侧的相序接反时，A相差流为：

式中：I1a—高压侧二次电流，A；

I2a—中压侧二次电流，A。

同理，可以计算出B、C相差流值分别为0.469 A和0.470 A，计算值与2号保护装置实时显示的差流值基本一致。

3.3 处理措施

（1）退出1号主变2号保护差动保护功能压板；

（2）在301开关柜二次室将2号保护差动回路的A-B-C-N内侧端子短路，退出内外侧三相电流端子间连接片，将其外侧接线按A-B-C的正序重新接入接线端子；

（3）投入2号保护差动回路的三相电流内外侧端子间连接片，拆除短接内侧A-B-C-N端子的三相短路试验线；

（4）检查2号保护差动回路差流正常，检查2号保护高、中压两侧同名相电流的相位，确定差动保护电流回路极性组合的正确性；

（5）投入2号保护的差动保护功能压板。

4 防范措施

因电流互感器极性接反导致的变压器差动保护“差流越限”故障比较多，由于相序接反造成“差流越限”的情况则比较少见。像本例这样一套保护正常，另一套保护不正常的情况则更为少见，暴露出在现场施工安装调试工作中存在着不少问题需要亟待改进和提高，如标准化作业要求、现场“防三误”措施、安装调试人员的责任心和细致性等。

为防止今后发生类似的不安全现象，应着重做好下面几方面的工作：

（1）二次回路的工作中应加强防误接线的技术措施，大修技改更是防控重点，还应强化作业现场的全过程管控和安装工作的工序管理，严格按照端子排图接线，安装完成后应经2人复核接线正确，调试过程中应严格按照标准化作业指导书要求逐项测试。

（2）新安装保护装置投运应严格按DL/T 995《继电保护和电网安全自动装置检验规程》的相关规定应用一次电流及工作电压加以检验和判定。对于电流差动保护，应在一次设备运行正常且载有一定负荷后，由试验人员利用负荷电流测试相位和差电流，确定差动保护的整定、接线正确[5]。

（3）在保护调试和检验时，要严格按照保护装置说明书的要求，开展变压器差动回路“差流平衡校验”，通过测试仪模拟与运行状态一致的负荷，检查变压器差动保护电流回路接线和整定值的正确性。

（4）必须高度重视变压器投运后的带负荷测试工作，作为保证差动保护正常运行的最后一道防线，通过带负荷测试，可以进一步检查和判定变压器差动电流回路接线的正确性和完整性，同时也可能及时发现并解决一些隐藏的问题。

（5）施工安装、检验调试人员应掌握保护装置的基本原理、二次回路的原理接线图及保护装置的接线要求，保证实际接线与设计图纸、保护装置对接线要求相一致，特别是接线时发生疑问必须向设计人员询问清楚。

（6）应保证施工安装和检验调试现场有足够的作业人员和充足的技术力量，作业人员应熟悉保护装置及其相关二次回路，工作中严格遵守安全技术规程，对自己在工作中的行为负责，互相关心工作安全，加强图实相符管理，强化继电保护的全过程管理和技术监督工作，进一步细化设计、施工、调试、验收等工作程序和质量标准，使新设备投入和工程改造中的各项工作有章可循。

5 结语

差动保护是变压器的主保护，直接关系到变压器和电网的安全稳定运行，因此工作中必须高度重视差动保护的施工作业和检验调试。本例通过对一起电流互感器二次接线相序错误引起变压器差流越限故障的分析和处理，说明在二次工作中开展标准化作业和加强现场管理的重要性。