浅析某变压器差动保护动作原因及对策

浅析某变压器差动保护动作原因及对策

概述：某电站110KV送出线路因雷击引起#1主变比率差动保护动作跳闸，导致运行中#1、2、3机组甩满负荷紧急停机。差动保护是在变压器内部发生故障时，才动作跳闸切断变压器两端电源，从而达到保护变压器的目的，而变压器外部故障是不应该动作的。且此时110kv线路主后备保护均没有动作。因此，这次因雷击引起变压器比率差动保护动作明显是误动。应分析查找原因，避免类似事件再次发生。Keys：电站变压器比率差动保护误动原因对策一、事件原因调查1、动作时间调查电站一次主接线图如图1所示。事件发生前，电站#1、2、3机组和#1、2主变运行。图1：电站主接线图经查，21：43：57：815ms时刻，110kv系统侧线路雷击故障，#2主变高压侧过流I段动作；21：44：05：504ms时刻，#1主变比例制动差动保护差流越限告警；21：44：12：204ms时刻，#1主变差动保护动作。2、保护装置整定参数配合关系的调查a、主变零序保护与线路零序电流保护配合调查#2主变零序I段电流二次值(A)#2主变零序I段电流一次值(A)#1主变零序I段电流二次值(A)#1主变零序I段电流一次值(A)线路零序I段电流二次值(A)线路零序I段电流一次值(A)7.2372.31717010.3618#2主变零序II段电流二次值(A)#2主变零序II段电流一次值(A)#1主变零序II段电流二次值(A)#1主变零序II段电流一次值(A)线路零序II段电流二次值(A)线路零序II段电流一次值(A)3.7371.8518.55.36321.6上表列出了#1、2主变零序电流保护与线路零序电流保护动作值，可见#1、2主变零序电流保护偏于灵敏。b、主变零序保护动作延时调查#2主变零序I段动作延时(s)#2主变零序II段动作延时(s)#1主变零序I段动作延时(s)#1主变零序II段动作延(s)线路序I段动作延时(s)线路零序II段动作延时(s)线路零序III段动作延(s)1.22.70.32.700.30.9上表列出了#1、2主变零序电流保护与线路零序电流保护动作延时，可见#1、2主变零序电流保护动作延时偏长。c、主变过流保护与线路TV断线开放过流保护配合调查#2主变过流I段二次值(A)#2主变过流I段一次值(A)#1主变过流I段二次值(A)#1主变过流I段一次值(A)线路TV断线开放I段过流二次值(A)线路TV断线开放I段过流一次值(A)6.38127.65.46218.42.16129.6#2主变过流II段二次值(A)#2主变过流II段一次值(A)#1主变过流II段二次值(A)#1主变过流II段一次值(A)线路TV断线开放II段过流二次值(A)线路TV断线开放II段过流一次值(A)2.4148.22.4196.42120上表列出了#1、2主变过流保护与线路TV断线开放过流保护动作值，它们满足配合关系。d、主变过流保护与线路TV断线开放过流保护动作延时配合调查#2主主变过流I段动作延时(s)#2主变过流II段动作延时(s)#1主主变过流I段动作延时(s)#1主变过流II段动作延时(s)线路过流I段动作延时(s)线路过流II段动作延时(s)0.32.10.32.10.31.83上表列出了#1、2主变过流保护与线路TV断线开放过流保护动作延时，可见#1、2主变过流I段动作延时需要抬高一个台阶，取得与线路过流I段保护配合。3、保护装置调查a、110kV线路保护相间、接地距离保护I、II、III段在正向故障下正确动作，在反向故障下不动作；检查中发现零序过流保护漏投第IV段保护软压板，投入后，零序过电流I、II、III、IV段保护（带方向）在正向故障下正确动作，在反向故障下不动作；方向过流I、II、III段保护在正向故障下正确动作，在反向故障下不动作。经过更正，110kV线路保护工作正常。b、#1主变保护差动保护差动保护在两侧加入对称三相电流，加入大小和结果如下表所示，在低压侧电流增加到6.6A时，比例制动差动保护动作，计算得到的制动系数为0.51，与整定值0.5基本吻合。拐点制动电流值(A)差动启动电流值(A)高压侧折算系数低压侧折算系数低压侧相电流(A)低压侧相电流折算值(A)1.911.116.86.8高压侧相电流(A)高压侧相电流折算值(A)相差动电流计算值(A)相制动电流计算值(A)制动系数计算值2.14.000922.799085.400460.513955309c、#1主变高压侧后备保护复压（无方向）过流I、II、III段保护正确动作；中性点零序过流保护I、II段正确动作；间隙零序过流、零序过压保护正确动作。d、#2主变保护差动保护差动保护在两侧加入对称三相电流，加入大小和结果如下表所示，在低压侧电流增加到3.3A时，比例制动差动保护动作，计算得到的制动系数为0.4，与整定值0.5有一定偏差。拐点制动电流值(A)差动启动电流值(A)高压侧折算系数低压侧折算系数低压侧相电流(A)低压侧相电流折算值(A)1.911.113.33.3高压侧相电流(A)高压侧相电流折算值(A)相差动电流计算值(A)相制动电流计算值(A)制动系数计算值1.052.000461.299542.650230.399264226e、#2主变高压侧后备保护复压（无方向）过流I、II、III段保护正确动作；中性点零序过流保护I、II段正确动作；间隙零序过流、零序过压保护正确动作。#2主变差动保护动作后正确跳两侧断路器。4、变压器本体及保护二次电流回路调查a、经对变压器本体进行绝缘遥测、短路电流试验、介质损失角测量等检查，试验结果合格，没有发现异常。b、对#1、#2主变差动保护所用CT的变比、极性、准确级类型和二次回路（绝缘、接地）进行了检查，未发现错误。c、对#1、#2主变保护使用的CT安装位置、绕组排列进行了核查，确认主变差动保护的保护范围符合原始设计。d、对#1、2主变差动保护使用的电流互感器抗饱和能力进行了测试，结果电流互感器抗饱和能力满足要求。二、事件原因分析电站#2主变过流保护动作分析图2：电站监控系统记录的#2主变高压侧过流I段动作事件图:3、电站110kV线路保护整定参数画面图4电站#2主变后备保护整定参数画面由图3、图4可见，#2主变高压侧过流I段与线路“TV断线开放过流保护I段”的延时均为0.3s，#2主变高压侧过流I段动作速度稍快而误动，线路“TV断线开放过流保护I段”保护没有动作的原因，应是“TV断线开放”条件未满足，另外，线路的四段方向过流保护没有使用。#1主变过流I段未动作的原因，经过现场检查，其原因是#1主变过流保护软压板未投入，如图5所示。图5电站#1主变后备保护整定参数画面2、电站#1主变差动保护动作分析图6电站监控系统记录的#1主变差动动作事件检查后发现：事件发生前电站运行方式是#2主变中性点接地，当#2主变过流I段跳闸后，电站110kV侧失去接地的中性点，#1主变中性点因过电压导致间隙放电（现场查看中性点球间隙因放电而变黑，如图7所示），这种间歇性短路电流，其中含有较大非周期分量，加剧了高压侧电流互感器饱和，产生了较大的差动不平衡电流，导致#1主变差动保护误动，另外，因为动作时间长（1.3s），过程中#1主变中性点间隙零序过流保护没有动作。图7电站#1主变110kV中性点间隙画面综合以上对保护动作报告的分析，结合现场检查，发现#2主变高压侧过流I段动作的原因，是因为#2主变高压侧过流I段与线路“TV断线开放过流保护I段”的延时均为0.3s，#2主变高压侧过流I段动作速度稍快，线路“TV断线开放过流保护I段”保护没有动作的原因，应是“TV断线开放”条件未满足。电站#1主变差动保护误动作原因，事件发生前电站运行方式是#2主变中性点接地，当#2主变过流I段跳闸后，电站110kV侧失去接地的中性点，#1主变中性点因过电压导致间隙放电，故障电流产生了差动不平衡电流，导致#1主变差动保护误动，另外，因为动作时间长（1.3s），过程中#1主变中性点间隙零序过流保护没有动作。三、暴露的问题及对策本次事件中暴露出的重大问题如下：1、电站侧主设备后备保护与电网侧线路后备保护定值配合存在问题，如#1、2主变高压侧过流I段动作电流与线路“TV断线开放过流保护I段”的延时相同，以及#1、2主变零序I、II段动作过流与线路零序过流I、II（或II、III）段的动作电流配合关系等。2、存在漏投保护控制字或软压板问题，如#1主变过流保护软压板。3、电站技术管理不到位，对电站自身主设备保护整定参数正确性和保护功能投入状况缺乏切实的掌握。为避免类似事件再次发生的对策措施如下：1、对存在问题的电站主设备继电保护定值进行优化，主要内容是提高#1、2主变差动保护对外部故障不平衡电流的制动能力和优化电站主设备保护与110kV线路保护