一起主变差动保护误动原因分析及解决方案

一起主变差动保护误动原因分析及解决方案

王国强李娜边连博杨俊昌

（河北省任丘市华北石油水电厂）

摘要：通过对一起主变差动保护误动故障的处理，介绍了主变差动保护误动的查找思路，着重阐述了电流互感器二次负载对差动保护动作正确性的影响，从理论层面对电流互感器二次负载与差动保护之间的关系进行了分析，并提出解决方案。

关键词：差动保护误动电流互感器二次负载10%曲线CT饱和

2015年11月，华北石油深西变10kV出线3208蛋托厂线路发生金属性短路，3208速断保护动作跳闸，同时1#主变差动保护动作跳闸，不到一个月时间内，另一10kV出线3213泽二计线又发生短路事故，1#主变差动保护再次动作跳闸。变压器差动保护是变压器的主保护，其保护范围为主变高低压侧两侧开关差动保护电流互感器安装处之间范围内的电气设备，包括主变高压侧开关套管、变压器高低压套管、变压器线圈、主变低压侧开关引线等，

10kV出线均在1#主变的差动保护范围之外，无论哪条10kV出线故障，故障点均在1#主变差动保护范围外，保护均不应动作，也就是说：10kV出线故障时1#主变差动动作属于误动作，是不正常现象。

深西站变压器差动保护采用的是传统的差动继电器保护，其型号为BCH-2型；35kV侧断路器为DW8型多油断路器，电流互感器为LRD-35型，变比为150/5；10kV侧断路器为ZN8型真空开关，电流互感器为LAJ-10型，变比为300/5；差动保护定值为WC=10匝，WPI=0匝，WPII=0匝，WD=C-C,动作电流35kV为168A—192A,10kV为336A—384A。

我们对1#主变差动保护进行了以下检查试验工作：

⑴带负荷情况下的互感器极性检测。

检测结果：高压侧各相之间相序正确，相位差120°；低压侧各相之间相序正确，相位差120°；高低压两侧对应相之间角度差为180°；差动继电器执行元件差压A相0.04V，B相0.06V，C相0.08V。

结论：差动保护互感器接线正确，极性正确，执行元件差压合格。

⑵互感器一次侧的模拟传动保护试验。

试验结果：35kV侧A、B、C三相分别为170A、174A、170A,10kV侧A、B、C三相分别为340A、345A、341A。

结论：保护定值正确，动作正确。

⑶差动继电器的出厂特性检验。检验结果表明3只差动继电器各项参数均合格。

通过以上检验，并未发现差动保护装置及二次回路存在问题，怀疑故障由电流互感器引起，电流互感器可能存在的问题一是变比改变，二是本身饱和特性变坏，当有短路电流流过时，进入饱和状态，其误差超过10%,由此造成差动保护两侧电流互感器二次电流差值增大，引起保护动作。

经过核对电流互感器变比，35kV和10kV侧的电流互感器变比均正常。

对35kV和10kV的电流互感器分别做伏安特性试验，35kV侧电流互感器饱和电压40V左右，10kV侧电流互感器饱和电压100V以上，结轮表明：35kV侧电流互感器易饱和。怀疑引起1#主变差动误动的原因是35kV侧电流互感器易饱和所致，为了参照起见，我们对从未误动过的2#主变差动保护互感器进行了伏安特性测试，结果与1#主变互感器伏安特性相同，因为2#主变差动保护未误动过，表明1#主变差动保护电流互感器伏安特性低是正常情况，经查阅LRD-35型电流互感器的技术资料也证明了这一点。

电流互感器、差动继电器、二次接线、定值核对都没有问题，为什么差动保护会多次发生误动呢？由于LRD-35型电流互感器的伏安特性偏低，我们把原因分析重点还是放到了LRD-35型电流互感器上，LRD-35型电流互感器的有关参数资料，如图一所示：

查阅LRD-35型互感器参数资料可知，变比为150/5的LRD-35型电流互感器其二次负载为额定值0.8Ω时，其10%倍数为6倍，即流经互感器的一次电流小于900A时，互感器的误差小于10%,符合要求。经过计算，深西站当短路发生在10kV出线时，其短路电流为1600A，由于是两台主变并列运行，所以短路发生时流经每台主变的低压侧电流为800A，换算到高压侧电流为228A，参数资料表明只要电流不超过900A，电流互感器的误差都会在允许范围之内，既然即使发生短路时，主变高压侧电流互感器也不会超出误差范围，那差动误动的原因究竟在哪呢？从图一可知，保证电流互感器误差在10%以内的电流互感器倍数随着电流互感器的二次负载变化而变化，也就是说电流互感器的误差与其所带的二次负载时有关系的，从曲线图可以看出互感器二次负载越小，其10%误差时所对应的一次电流越大，以150/5变比的曲线可知，互感器的二次负荷为0.2Ω时，电流互感器的保证误差过载倍数为16倍额定电流，即150/5变比的LRD-35型电流互感器的二次负荷为0.2Ω时，保证误差不超过10%的一次电流可达2400A，而当互感器的二次负荷为1.2Ω时，其保证误差不超过10%的一次电流只为额定电流的4倍，即600A。可见，电流互感器的二次负载大小对电流互感器的误差影响很大。由此分析，1#主变差动保护误动可能是电流互感器二次负载增大导致互感器短路倍数降低所致，对1#主变差动保护高低压两侧的电流互感器二次负载数值进行测量，如表一所示。

分析表一数据可见LRD-35电流互感器的二次负荷A相和C相明显偏大，超出该型电流互感器额定二次负载3倍，从电流互感器的10%倍数曲线可以看出，二次负载达到2.4Ω时，电流互感器保证误差不超过10%的倍数只有1倍以下，也就是说即使不发生短路，35kV侧电流互感器流过的电流只是达到互感器的额定电流时，互感器也极有可能进入饱和状态。

从以上分析可以断定，造成1#主变差动保护误动的原因是35kV侧电流互感器二次负载变大所致，导致互感器保证误差10%的短路倍数急剧降低，当发生短路故障时，LRD-35电流互感器迅速饱和，其一次电流不能正常传变到二次侧，造成流入差动继电器的不平衡电流IBP超过继电器起动电流，从而发生保护误动现象。为降低电流互感器二次侧实际负载阻抗，我们对差动保护二次回路的每个导线与端子连接处进行了打磨处理，以减少金属氧化造成的接触电阻过大现象。处理完毕后，电流互感器二次实际负载阻抗均小于允许值，在0.7Ω左右。

在对互感器二次负载进行处理，减小二次电阻后，深西站又发生两次出线短路故障，1#主变差动保护未再发生误动。

通过深西站的故障处理，提醒我们在实际工作中，必须对电流互感器的二次负载和误差问题加强重视，并在以后的工作中注意以下几点：

①充分认识到电流互感器误差对保护的影响，将35kV及以下配电线路，保护用的电流互感器10%误差校核工作，也应列入检修时的试验项目。

②加强对保护二次回路电阻的监视，加强日常清扫紧固，消除金属氧化物对互感器二次负载的影响

③在保护装置电流定值校验时，应对电流回路中的接线全面检查，若电流端子松动过，必须测量二次回路电阻以确保二次负载电阻值不会变大。

深西主变误跳事故提示电力试验维护人员，在现场工作中必须重视其10%误差的校核工作，要充分运用电流互感器的10%误差曲线,检查现有的二次负荷阻抗是否满足10%误差的要求。