主变差动保护误动分析

李树成,高志建

(沧州供电公司,河北 沧州 061000)

2009年 8月 16日 12：57,城网西郊站(两台主变压器均为双线圈压器变,110 kV/10 kV)1号主变差动保护动作,跳开 191,511开关。 10 kV备自投动作,合上 5012开关,10 kV恢复供电。

图1 西郊站一次主接线图

1 跳闸前运行方式及保护配置

跳闸前西郊站运行方式：电厂厂西线经 191开关带西郊 1#主变负荷;陈屯陈西线经 192开关带西郊 2#主变负荷。西郊 1号、2号主变 110 kV、10 kV侧均分列运行(如图1)。

西郊站主变保护配置：采用国电南自 WBZ-1200型主后一体化微机保护,双重化配置。保护Ⅰ原理为二次谐波闭锁的比率差动保护,保护Ⅱ原理为波形对称闭锁的比率差动保护。保护装置于 2000年出厂,2001年 6月投运。差动保护软件版本均为2.01。

2 跳闸当天检查情况及分析

首先对一次设备进行初步检查：主变差动保护范围内设备,包括主变本体、套管、10 kV母线等外观检查良好。主变本体油样分析,绕组直阻、变比、绝缘试验结果均正常,10 kV母线耐压试验未见异常。

其次对主变保护检查分析,1号主变跳闸时保护报告如表 1所示。

表1 1号主变跳闸时保护报告

调度自动化系统记录,191跳闸前 10 kV西安Ⅰ线 5916保护启动。

检查 1号主变保护Ⅰ、Ⅱ定值正确,与定值单相符。其中差动定值为 1.75A。故障电流 2.37A进入动作区,满足差动动作条件。对 1号主变保护Ⅰ、Ⅱ装置进行检查,用普通试验台进行电流刻度值检查,显示值与所加电流相对应。实际加测试量进行传动检验,传动保护Ⅰ时存在误报非电量保护动作报文现象。检查电流回路无松动端子,直流电阻测量结果符合要求。

经上述检查后,初步判断 1号主变差动保护Ⅰ为区外故障误动,但误动原因需要厂家技术人员协助查找。与厂家联系后,经请示公司领导批准,于 16日 23：18试送 1号主变,试送成功。 17日 7时 1号主变恢复带负荷运行后,对 1号主变两套保护向量进行检查,在负荷电流下,高低压侧电流二次值均为 1A左右,差电流为 0,向量检查结果正确[1]。

3 跳闸后进一步检查及分析

8月 18日,国电南自技术人员来到现场,调取了跳闸时 1号主变微机保护Ⅰ、Ⅱ的采样数据及波形。 18日-20日 3天,在对数据及波形分析的基础上,进行了一系列的检查试验,结果如下。

(1)故障电流采样

1号主变微机保护记录的故障电流采样值如表 2所示。其中Ⅰ微机差动和Ⅱ微机高后备数据为装置报告值;Ⅰ微机高压侧后备保护报告用分析软件取不出来,显示报告丢失或被删除;低后备数据为根据波形计算所得。

表2 1号主变微机保护记录的故障电流采样值

(2)采样报告分析

Ⅰ、Ⅱ微机保护低压侧采样数据显示 B、C两相有故障量,三相电流向量和基本为 0。

Ⅰ微机差动高压侧采样值不符合电力系统短路故障特征—三相电流向量和不为零,出现零序电流。Ⅰ微机高压侧后备显示报告丢失或被删除,而装置软件并未设置删除报告功能,厂家技术人员最后发现该装置只能调出最近三次报告,认为 CPU存储器已部分损坏。Ⅱ微机差动保护未启动,无报告。Ⅱ微机高压侧后备采样值三相电流向量和为零;高低压侧电流比较,可以判断是区外故障。

根据采样报告比较分析,可以判断 I微机差动保护在区外故障时高压侧电流采样值大小出现错误,B相偏小 1.27A,C相偏大 3.7A。

(3)采样错误原因

导致Ⅰ微机保护高压侧电流采样值错误的原因有以下几种可能：

1)保护装置采样计算错误

8月 18日对装置进行故障模拟,检查采样与逻辑正确性。用微机试验台对 I微机高压侧加试验电流(大小、角度与故障时 II微机高压侧采样值一致),微机保护显示值正确。

19日再次检查时发现：用微机试验台对 I微机高压侧加试验电流 5A,微机保护显示值在 2.4～3A之间跳动。改用普通试验台或负荷电流试验,刻度显示值正确。厂家认为是微机试验台的问题,如输出波形不好,频率偏差大等。

20日我们再次用微机试验台进行通流试验。加入三相电流 8A持续 10分钟,加入三相电流 5A持续 30分钟,加入三相电流 2A持续 2小时,装置显示值与试验台指示值完全相符。期间试验台多次出现过热报警,也未出现类似 19日采样不准的现象。

2)二次回路接线错误

16日已经对二次回路进行过检查,未发现螺丝松动、接线错误、存在寄生回路等问题,保护向量也正确。打印的跳闸波形报告也显示故障前三相电流幅值正确,从而可以初步排除了二次回路断线、错线。

20日对厂家的采样数据文件进行进一步分析(打印的波形不太准确,精度低)发现如下疑问：

故障中 60ms波形中 B相和 C相电流相位差为 180°,正常。

故障前 40ms波形中三相采样波形均偏向时间轴上方 0.9A左右,A相和 B相电流相位差为 120°,B相和 C相电流相位差为 178°,而不是正常的 120°。

跳闸后三相采样波形分别偏向时间轴上方 0.26A、1.754A、0.84A左右。

出现这些误差的原因理论上分析有两点：

a)B相、C相电流回路与中性点 N之间接触不良,会造成 B、C两相 CT互为负载,电流值几乎相等,方向相反,但同时应该影响到 AB两相之间角度。实际保护屏端子排电流回路 ABCN之间封线为三相相连片的固定连接,无松动现象,而且故障前装置未报 CT断线,因此排除了上述可能。再者,即使原来有接触不良的情况,在保护装置通流试验过程中电流二次接线状态已经有所改变,也无法再检查到。

b)故障前差动 CPU由于某种原因已经处于采样出错状态,并且存在较大的零漂,因负荷电流较小装置未判断为异常。而对比Ⅱ微机高压侧报告,故障前无零漂[2]。

4 结论

(1)本次差动保护动作属于瞬时性区外故障误动。差动保护误动的原因是由于保护装置在区外故障时电流采样与实际值出现较大的差值。

(2)电流采样与实际值出现较大差值的原因可能是由于装置原因,也不能绝对排除回路原因。但装置原因的可能性更大,需要采用更先进的手段进一步分析查找。

(3)鉴于该装置的软件版本较早,经与厂家联系对两台变压器的微机差动保护进行软件升级[3]。

[1]电力系统变压器保护原理与运行分析[M].北京：中国电力出版社,2005.

[2]WBZ1200系列变压器保护技术说明书[Z].南京：国电南京自动化股份有限公司,2004.

[3]变电站变压器继电保护技术规范[Z].北京：中国电力出版社,2007.