一起和应涌流引起的主变差动保护动作分析

摘要：针对一起35 kV备自投动作过程中主变差动保护动作的故障情况进行了分析。该故障原因为35 kV备自投动作过程中的非同期合闸，使得主变铁芯饱和，从而产生相应的和应涌流导致主变差动保护动作。结合继电保护及备自投动作信息和故障录波，对备自投非同期合闸引起和应涌流的过程进行了分析和思考，并提出了技术改进措施。

关键词：备自投;非同期合闸;和应涌流;差动保护

0 引言

近年来，和应涌流引起变压器差动保护动作的情况引起了业内学者的关注。和应涌流一般在电网中空投一台变压器时，在相邻的并联或级联运行变压器中产生。和应涌流一般在合闸变压器涌流持续一段时间后产生，该涌流波形特征不明显且持续时间很长，容易导致变压器的涌流闭锁环节失效，造成运行变压器保护误动作[1]。随着对和应涌流的进一步研究，人们发现备自投非同期合闸也会引起和应涌流，从而造成变压器差动保护动作。

本文对一起35 kV备自投非同期合闸过程中主变差动保护动作的案例进行了分析，并针对35 kV备自投动作对主变差动保护的影响提出了相应的防误措施。

1 故障概述

某年10月16日00：28：51，110 kV龙悦站35 kV 31PT发生高压保险熔断故障，由于110 kV龙悦站35 kV #1变中电流较小，达不到备自投的有流闭锁定值，110 kV龙悦站35 kV备自投装置满足无压无流条件后，备自投动作，跳开35 kV #1变中301开关，合上35 kV #2变中302开关，24 ms后，110 kV龙悦站35 kV龙卫线供电的35 kV卫河站#1主变差动保护动作，跳开主变两侧开关。

2 故障过程分析

2.1    故障前运行方式

110 kV龙悦站#1主变、#2主变分列运行，#1主变、#2主变中性点不接地，#1变中、35 kV龙陂线、35 kV春松线、35 kV龙石线、35 kV龙卫线、35 kV车田线挂35 kV I母运行，#2变中热备用，作为35 kV I母备用电源，35 kV备自投投入。35 kV所有出线均有小电源上网。故障前运行方式如图1所示。

2.2    备自投及保护动作时序

110 kV龙悦站35 kV备自投和35 kV卫河站主变保护的动作时序如下：

00：29：00.666，110 kV龙悦站35 kV备自投装置跳闸动作;

00：29：00.726，110 kV龙悦站35 kV #1变中301开关分闸;

00：29：01.646，110 kV龙悦站35 kV备自投装置合闸动作;

00：29：01.715，110 kV龙悦站35 kV #2变中302开关合闸;

00：29：01.739，35 kV卫河站#1主变差动保护装置动作;

00：29：01.769，35 kV卫河站10 kV #1变低501开关分闸;

00：29：01.796，35 kV卫河站35 kV #1变高301开关分闸。

2.3    备自投动作行为分析

110 kV龙悦站35 kV部分采用单母接线方式，仅配置有一组PT。110 kV龙悦站35 kV 31PT发生高压保险熔断故障后，110 kV龙悦站35 kV二次电压消失。因此，110 kV龙悦站35 kV备自投满足无压启动条件。

经调取10月16日110 kV龙悦站35 kV #1变中电流的历史数据发现，最大电流一次值为22.505 A，35 kV #1变中CT变比为800/5，折算到二次侧为0.14 A，小于备自投装置的“BZT无流检查定值”0.2 A。因此，110 kV龙悦站35 kV备自投满足无流检查条件。

综上，110 kV龙悦站35 kV备自投满足无压无流条件后，备自投正确动作，跳开110 kV龙悦站35 kV #1变中301开关，确认110 kV龙悦站35 kV #1变中301开关分位后，合上110 kV龙悦站35 kV #2变中302开关。110 kV龙悦站35 kV I母线恢复正常供电。

2.4    主变差动保护动作行为分析

调取35 kV卫河站#1主变差动保护故障录波，如图2所示。由录波图可见，主变保护有明显的差流，且各侧电流均有不同程度的偏向时间轴一侧的特点，出现了很大的周期分量和非周期分量，并呈衰减趋势，具有明显的励磁涌流特征。

对主变保护进行动作特性分析，发现动作轨迹落到了差动保护动作区域，主变差动保护满足动作方程，差动保护动作，跳开主变两侧开关。

对主变保护进行谐波分析，发现有较大的直流分量，各相二次谐波含量占比分别为5.6%、25.4%和11.5%，有两相低于二次谐波制动系数定值（35 kV卫河站#1主变二次谐波制动系数定值为0.12），从而造成二次谐波制动失效。

调取35 kV卫河站#1主变高后备保护故障录波，如图3所示。由录波图可见，主变高压侧电压在某个时刻出现了突变，35 kV母线电压偏移，从而导致铁芯饱和，产生和应涌流，继而造成差动保护动作。

通过时间对比，发现110 kV龙悦站35 kV备自投动作合闸时刻和35 kV卫河站35 kV母线电压偏移时刻几乎相同，由此判断，110 kV龙悦站35 kV备自投跳开110 kV龙悦站35 kV #1变中301开关后，该区域35 kV系统处于孤网运行状态，而110 kV龙悦站35 kV备自投合上110 kV龙悦站35 kV #2变中302开关为非同期合闸，从而造成35 kV卫河站35 kV母线电压偏移，继而导致35 kV卫河站#1主变铁芯饱和产生的和应涌流使差动保护动作。

3 解决措施

该事件中，35 kV卫河站主变差动保护动作的原因是110 kV龙悦站35 kV备自投非同期合闸过程造成35 kV卫河站35 kV母线电压偏移，导致铁芯饱和产生的和应涌流造成差动保护动作。因此，如何避免35 kV备自投非同期合闸成为解决该事件中主变差动保护误动作的关键。为此，在备自投动作跳闸时，可以采取联切措施，增加联切小电源出口，一方面联切本站小电源线路，另一方面通过光纤、4G等通信技术远方联切下一级变电站的小电源线路，避免备自投非同期合闸引起的保护动作。此外，加强PT维护，避免铁磁谐振造成PT高压保险熔断，合理安排运行方式，减少轻载情况，也可以在一定程度上减少备自投的不必要动作，从而降低备自投非同期合闸风险。

4 结语

和应涌流引起保护动作一般在特殊运行方式或特殊操作过程中发生，目前主变差动保护原理上虽然有二次谐波制动和波形识别制动等措施，但对和应涌流还没有很好的解决办法。如果备自投不出现非同期合闸，一般就不会出现备自投动作引起的和应涌流。因此，建议在小电源上网的情况下，考虑增加本地和远方联切小电源的措施，从而避免备自投非同期合闸。

[参考文献]

[1] 邬大为，沈欢庆，侯睿，等.变压器和应涌流对继電保护的影响及其防误动措施的探讨[J].科技创新导报，2010（14）：121-123.

收稿日期：2020-12-14

作者简介：敖健永（1985—），男，广东阳江人，工程硕士，高级工程师，高级技师，从事电网继电保护运行分析及管理工作。