一起变压器纵联差动保护故障分析

刘建文

摘要：介绍了某110kV变电站变压器纵联差动保护故障的原因分析。

关键词：110kV变电站;纵联差动保护;电流互感器

1引言

对变压器引出线、套管及内部绕组的短路故障，大型变压器常装设纵联差动保护作为主保护，保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分，纵联差动保护灵敏度高，能快速切除故障变压器。

以下是某110kV变电站变压器纵联差动保护装置动作的故障分析，总结了变压器纵联差动保护应用中的常见问题及注意事项。

2故障情况简介

某新建110KV变电站在站内满负荷运行时主变压器纵联差动保护装置动作，变电站综合自动化后台监控装置显示比率差动保护动作致变压器高、低压侧断路器跳闸。综合自动化后台监控装置显示在断路器跳闸前保护装置曾有差流异常报警，在变电站运维人员尚未来得及处理时，比率差动保护动作引起变压器高、低压两侧断路器跳闸。

3 故障原因分析

该变电站主变压器型号为SFZ11-100000/110 变比为115±8*1.25%/36.5kV Ynd11结线，uk=10.5%，最大运行方式下变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I2k，max为2.89kA，最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流初始值I1k，min为11.35kA，低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I2k，min为2.72kA。变压器高压侧电流互感器变比为600/1，采用星型接法，低压侧电流互感器变比为2500/1，采用星型接法。该110kV变电站主变压器纵联差动保护采用微机型继电保护装置，原理接线图见图1。

图1 变压器纵联差动保护原理接线图

如图所示，在正常情况下，变压器低压侧电流的相位超前于高压侧同名相电流30°，如果直接用这两个电流构成变压器纵联差动保护，即使它们的幅值相同也会产生很大的不平衡电流，所以一般由微机保护装置用软件进行校正。

由于变压器两侧变比不一致，因此在正常运行和外部故障时变压器两侧电流互感器二次侧电流幅值不一致，即使经过相位校正，从两侧流入微机保护装置的电流幅值也不相同，存在不平衡电流，因此在微机保护装置中需要采用软件进行幅值校正。

由于变压器高压侧、低压侧两侧电流互感器不可能做到伏安特性曲线完全一致，因此即使在相位校正、幅值校正后仍可能存在一定的不平衡电流。在微机型变压器纵联差动保护装置中，为提高内部故障时的动作灵敏度及可靠躲过外部故障的不平衡电流，目前一般采用具有比率制动特性曲线的差动元件。

本变电站主变压器比率差动保护装置整定值：差动电流启动值为0.4Ie，比率差动制动系数为0.5，二次谐波闭锁系数为0.15，差流报警定值为0.2Ie。在变压器比率差动保护动作后，我们对微机保护装置比率差动保护整定值重新进行了核算校验。

经过校验，比率差动保护整定值能躲过励磁涌流和外部故障时的不平衡电流，保护灵敏系数满足要求。

故障发生后，我们从故障录波装置调取了主变高压侧、低压侧电流故障录波数据，故障录波波形见图2和图3。

从故障录波装置记录的变压器高压侧和低压侧波形看，两侧电流波形都很正常，因变压器两侧电流互感器之间的故障时变压器两侧波形一般会有波形畸变，由此判断可能是继电保护系统误动，但比率差动保护整定值经计算没有问题，因此我们对变压器两侧波形进行了计算分析：

36.5kV侧电流幅值约为0.77A，由此计算110kV侧电流幅值为：

约等于故障录波装置记录的110kV侧电流波形的幅值（110kV侧电流波形的幅值约为0.5A）的一倍，由此我们判断可能是电流互感器实际变比与保护整定值不一致所致，在对110kV侧电流互感器现场实际检查后，发现该电流互感器为抽头式双变比电流互感器，电流互感器变比实际接线为1200/1，对电流互感器接线进行调整后，重新对该变压器纵联差动保护装置进行了调试校验，现投运正常。

结束语

新建变电站变压器纵联差动保护装置在应用中常因两侧电流互感器选型不合理而伏安特性曲线差异过大、保护整定时电流互感器变比或二次侧接线方式与实际不一致等造成保护误动。因此，变压器纵联差动保护装置的参数录入前应将电流互感器变比、二次侧接线方式等与现场实际设备进行核对，避免出现保护装置整定参数与实际不一致的情况，且在投入运行前应认真进行继电保护装置的调试和校验，及时对调试中的异常情况进行处理，变电站运维人员对综合自动化后台监控装置的告警信息要认真对待并及时处理，避免因人为原因引起故障跳闸。

参考文献

[1]国家电网公司继电保护培训教材.中国电力出版社.2009.389～434.

[2]工業与民用供配电设计手册（第四版）.中国电力出版社.2016.516～546.