一起主變差動保護誤動實例分析

    結合一起現場運行操作過程中對一臺變壓器空投充電引起相鄰并聯運行變壓器差動保護誤動的實例，深入分析了主變差動保護誤動的原因，并給出了幾種防范措施。

    關鍵詞：勵磁涌流 主變差動誤動

    某110kV內橋接線變電站的電氣主接線及變壓器參數如圖

    配合#1、#2主變10 kV開關柜改造搬遷工作，先后通過110 kV進線對#1、#2主變空投試驗并經帶負荷試驗合格。

    方式調整為：1#主變中性點接地，進線2開關、110 kV橋開關熱備用，#2主變10 kV開關冷備用，進線1運行經#1主變供10 kV I段、Ⅱ段母線負荷。當利用110 kV橋開關對#2主變空載合閘時(#2主變中性點接地)，#1主變差動保護動作，造成110 kV橋開關、進線1開關、#1主變10 kV開關跳閘。

    #1主變差動保護動作跳閘后，經確認現場一二次設備、回路檢查無異常后，恢復了#2主變送電。

    緊接著分別將#1、#2主變差動保護改投信號，通過110 kV橋開關對#1、#2主變空沖試驗和差動保護帶負荷試驗復查，方式為#1、#2主變三側(進線、橋、低壓側)或兩側(進線及低壓側、橋及低壓側)運行。#1、#2主變差動保護均未啟動，再次確認帶負荷試驗均合格。

    根據上述動作情況，初步判斷為#1主變運行經110 kV橋開關對#2主變空沖試驗產生的勵磁涌流導致TA飽和引起了#1主變差動保護動作。

    由于空載合閘變壓器產生的勵磁涌流引起橋側電流互感器傳變特性發生改變，從而使差動電流中的二次諧波含量降低，二次諧波閉鎖保護失效，導致變壓器差動保護誤動。

    #2主變空投時，#1主變高、低壓側的電流瞬時值及有效值錄波圖。

    從圖中可以看出，#1主變高壓側電流波形畸變不明顯，但含有較大的非周期分量，低壓側A、B、C三相波形大致為正常的負荷電流，符合TA局部暫態飽和的特征。

    主變高、低壓兩側TA的傳變不一致，不平衡電流隨之增大，二次諧波含量減少，制動作用失效而導致#1主變差動保護誤動。

    正常情況下，TA線性傳變，差動保護的不平衡電流較小。但在#2主變空投過程中，產生勵磁涌流，含衰減緩慢的非周期分量的勵磁涌流疊加正常工作電流，有可能引起進線1的TA發生局部暫態飽和。

 （二次諧波交叉制動優缺點）

   7UT512主變差動保護采用分相閉鎖原理，其二次諧波制動是按相工作的。為避免空充時由于某相涌流二次諧波含量較低而引起保護的誤動，7UT512主變差動保護提供了二次諧波交叉制動的功能，其通過設定一相檢測出涌流后閉鎖三相若干個周期來實現。

    但是，設定交叉制動也有其不利的一面，如變壓器空載投入到區內潛伏故障上時，無論涌流或故障發生在哪一相，保護動作時間都會延遲前述設定周期數，為能滿足保護速動性的要求，二次諧波交叉閉鎖投入時間一般不宜過大。

    7UT512主變差動保護裝置推薦提供的正常的二次諧波閉鎖值一般設置為15％～20％，二次諧波交叉閉鎖投入時間缺省設定為0周期(即不投入此功能)，或投入5～10個周期。

    在實際的電力運行操作過程中，一線帶兩變的接線方式非常普遍，變電站始終有變壓器在運行中，進行相鄰變壓器空載合閘的操作也很頻繁，差動保護誤動情況時有發生。

    下面結合7UT512主變差動保護原理和1號主變差動保護內部的事件記錄文件進行分析。

    提取#1主變的錄波數據，經相位變換后計算各相差流及各相差流中的二次諧波含量。下圖為#2主變空投時#1主變各相差流波形(-100ms～300ms內)以及#1主變各相差流中二次諧波含量(0～100ms內)

    二次諧波交叉閉鎖時間0～100ms內C相差流中的二次諧波相對基波的幅值始終大于15％，根據7UT512主變差動保護分相閉鎖原理，只要有一相二次諧波相對基波的幅值不小于15％的閉鎖值均被可靠閉鎖。

    查看二次諧波交叉閉鎖解除時刻100ms后的情況，106ms左右，A相和B相差流中二次諧波含量小于15％，根據7UT512主變差動保護分相閉鎖原理，A、B兩相的差動保護開放。

    下圖為二次諧波交叉閉鎖解除后，A，B相差動電流動作軌跡。110 ms左右A，B相差動電流值進入動作區，同時二次諧波含量較小，二次諧波閉鎖失效，保護裝置發跳閘命令，A，B相差動保護誤動。

    1）TA采用三側差動接線方式。本次#1主變差動保護誤動，其進線TA和橋開關TA的二次電流是先并接，然后再接入保護。宜取消高壓側進線、橋側并聯TA的接線方式，采用三側差動接線方式，在這種情況下，制動電流可以有效提高，比率差動的動作電流門檻增大，制動性能增強。

    2）增加差分濾波環節。TA局部暫態飽和情況下，可能導致二次諧波閉鎖判據失效。為此，可采用差分濾波算法抑制差流中由于TA飽和而產生的衰減非周期分量，從而更有效地提取出差流中的二次諧波，提高二次閉鎖判據的制動性能。

    3）對于完整內橋接線，增加橋開關合環解列裝置，在對新變壓器空載合閘和倒閘方式過程中，投入橋開關合環解列裝置，利用解合環方式操作，盡可能避開變壓器空載合閘造成運行變壓器和應涌流的產生。

    4）對一線帶兩變運行的變電所，為防止變壓器空載合閘造成運行變壓器差動保護的誤動，在確認運行變壓器瓦斯保護、二次回路完好情況下，臨時退出差動保護，待主變空投結束后重新投入運行變壓器的差動保護。但此時變壓器內部發生匝間故障僅靠瓦斯保護和后備保護切除故障對變壓器不利。