一起区外故障引起的差动保护误动事故分析

一起区外故障引起的差动保护误动事故分析

1差动保护误动为了提高故障操作的灵活性，避免外部故障的不平衡电流，目前的低压微型计算机保护装置采用具有比例刹车功能的误差动源。原则上，在区外故障时，请不要犯错误。但在实际运行中,由于受电流互感器差动绕组二次回路连接不良或多点接地、变压器两侧电流互感器暂态特性存在差异或饱和特性不一致、以及保护装置定值整定不合适等因素影响,差动保护误动作事故时有发生。运行实践及统计表明,经常发生的差动保护不正确动作的类型有:正常运行时(系统无故障及无冲击)的误动,区外故障时误动和系统短路故障切除时误动。本文中笔者通过介绍一起区外故障引起的110kV主变差动保护误动事故,分析了事故原因并提出了针对性的改进措施,可以作为系统相关保护装置的运行整定参考。2事故描述2.1主变中性点不接地投运事故发生前110kV水泥变电站1号、2号主变分列运行,三侧母联断路器1800、300、600在分位。35kV、6kV分段备用电源自动投入装置投入,主变中性点不接地运行。如图1所示。水泥变2号主变电源进线花水线对端220kV芦花变侧2号主变110kV侧中性点接地,110kV母联断路器25100在合位。2.2继电器自动保护110kV水泥变电站2号主变采用SEL387差动继电器,具有三段折线式比率制动特性。保护装置比率制动特性曲线如图2所示。图2中O87P为动作电流启动值,整定范围为该侧电流调节比(继电器自动根据变压器容量MVA计算)TAP的0.1倍~1倍,定值实际整定为0.3;SLP1为I段制动折线百分比率,整定范围5%~100%,定值实际整定为40%;IRS1为拐点电流。动作电流IOP与制动电流IRT的求取方法如公式1所示。结合图2及公式1可以看出:在比率制动系数和拐点电流一定的情况下,启动电流O87P越小,差动元件的动作区越大,差动保护的灵敏度越高;在比率制动系数和启动电流不变的情况下,拐点电流越大,其动作区越大,差动元件的灵敏度越高;在启动电流和拐点电流不变的情况下,比率制动系数越小,其动作区越大,差动元件的灵敏度越高。2.3水泥变2号主变差动保护动作2008年8月28日18时49分57秒403毫秒,220kV芦花变电站25124花洪线、25123花暖线58号~60号杆之间遭受雷击,造成线路AB相间短路。80毫秒后,水泥变2号主变差动保护动作,跳开三侧断路器1802、302、602。差动元件动作参数如表1所示。水泥变2号主变差动保护动作后,35kVII母失压,302进线无流,满足35kV分段备自投动作条件,延时3秒合上300分段断路器,35kVII母恢复带电运行;同时6kVII母失压,602进线无流,满足6kV分段备自投动作条件,延时3秒合上600分段断路器,6kVII母恢复带电运行。35kV和6kV分段备自投动作正确。3原因分析3.1多点接地系统变2008年8月28日雷击事故中,芦花变1号主变、文萃变1号主变、盈北变1号、2号主变、水泥变2号主变、镇北堡2号主变中性点被击穿,芦花变110kV系统由一点接地系统变为多点接地系统。故障后零序电流的分布情况如图3所示。3.2ct差动绕线电流的差异分析雷击发生后,花水线的零序电流在35ms开始近似正弦规律传入水泥变2号主变,至113ms时该电流衰变近零值。图4所示为花水线流入2号主变的故障电流录波图。利用软件对录波文件进行相量分析,发现故障前的电流角度存在一定偏差:以第一绕组电流为基准,2号主变为Yyd11接线方式,三侧电流相位应该是0°、180°和210°。而软件分析得到的实际角度分别为:IAW10°、IAW3175°、IAW4224°,如图5所示。由此可以判断,CT差动绕组暂态特性较差,故障时由于电流中存在非周期分量和谐波分量,在两侧CT暂态特性差异条件下,高压侧二次电流的幅值和相位与中低压侧相比短时(70ms~90ms)发生了变化,在差动元件中产生了较大差流。此时,流过变压器的制动电流较小,基本上处于无制动状态,保护容易误动作。3.3特性分析因素通过分析不难看出,雷击线路后,通过花水线流过水泥变2号主变的是一个穿越性的短路电流,在理想情况下该电流应该为零。但此时受变压器励磁电流影响、各侧CT变比误差及暂态特性不同、各侧电流回路的时间常数不同等诸多因素的影响,流过差动元件的电流约为0.7A左右(数据来源于差动保护动作报文及故障录波参数,见图6)。而此时制动电流不够大,二次谐波、五次谐波在扰动的过程中很快衰减,无法有效闭锁保护,导致差动元件动作。图7所示的故障录波图中,在图示的虚线后面,一周波之后差动元件开始动作,差动保护出口。4次回路的制作质量控制针对此次水泥变差动保护误动事故,建议在运行允许的范围内牺牲一定灵敏度,抬高O87P设定值到0.8,这样可以有效防止差动元件动作。对CT差动绕组进行必要的试验,以确保其性能良好、可靠,必要时可以考虑更换CT。根据以上分析,为提高变压器差动保护动作可靠性,既要保证一次设备和保护装置技术成熟、质量优良,又要确保二次回路正确及良好性,同时还要求对各元件动作值进行合理整定。具体应做好以下几个方面的工作。(1)选用暂态特性好的电流互感器。选择变压器纵差保护CT时,要保证各绕组的容量和精度要求,优先采用暂态特性较好的TP级电流互感器。对于长电缆连接的二次回路,铜质电缆芯线的截面应不小于4mm2。(2)严格执行反措要求。所有差动CT二次回路只能有一个公共接地点,且该接地点应设在保护屏上。保护装置安装调试之后或变压器大修后投运之前,要仔细检查CT二次回路,拧紧二次回路中各接线端子,严防二次回路接触不良或开路。定期检查差动CT二次电缆各芯线对地及各芯线之间的绝缘。配线过程中,不要损伤电缆芯线外层绝缘。(3)科学合理地进行整定计算。在对变压器纵差保护各元件的定值进行整定时,应根据变压器的容量、结构、在系统中的位置以及系统特点,合理而灵活地选择定值,以确保保护动作的灵敏度和可靠性。5差动保护的整定方法运行实践表明,过分追求差动保护