一起主变差动保护误动实例分析

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一起主变差动保护误动实例分析

结合一起现场运行操作过程中对一台变压器空投充电引起相邻并联运行变压器差动保护误动的实例，深入分析了主变差动保护误动的原因，并给出了几种防范措施。

                  电气主接线

某110kV内桥接线变电站的电气主接线及变压器参数如图

                  空投试验合格

配合#1、#2主变10 kV开关柜改造搬迁工作，先后通过110 kV进线对#1、#2主变空投试验并经带负荷试验合格。

               方式调整后差动保护动作

方式调整为：1#主变中性点接地，进线2开关、110kV桥开关热备用，#2主变10 kV开关冷备用，进线1运行经#1主变供10 kV I段、Ⅱ段母线负荷。当利用110 kV桥开关对#2主变空载合闸时(#2主变中性点接地)，#1主变差动保护动作，造成110kV桥开关、进线1开关、#1主变10 kV开关跳闸。

主变空冲实验复查

#1主变差动保护动作跳闸后，经确认现场一二次设备、回路检查无异常后，恢复了#2主变送电。

紧接着分别将#1、#2主变差动保护改投信号，通过110kV桥开关对#1、#2主变空冲试验和差动保护带负荷试验复查，方式为#1、#2主变三侧(进线、桥、低压侧)或两侧(进线及低压侧、桥及低压侧)运行。#1、#2主变差动保护均未启动，再次确认带负荷试验均合格。

        误动原因定性分析

根据上述动作情况，初步判断为#1主变运行经110 kV桥开关对#2主变空冲试验产生的励磁涌流导致TA饱和引起了#1主变差动保护动作。

由于空载合闸变压器产生的励磁涌流引起桥侧电流互感器传变特性发生改变，从而使差动电流中的二次谐波含量降低，二次谐波闭锁保护失效，导致变压器差动保护误动。

#2主变空投时，#1主变高、低压侧的电流瞬时值及有效值录波图。

从图中可以看出，#1主变高压侧电流波形畸变不明显，但含有较大的非周期分量，低压侧A、B、C三相波形大致为正常的负荷电流，符合TA局部暂态饱和的特征。

主变高、低压两侧TA的传变不一致，不平衡电流随之增大，二次谐波含量减少，制动作用失效而导致#1主变差动保护误动。

正常情况下，TA线性传变，差动保护的不平衡电流较小。但在#2主变空投过程中，产生励磁涌流，含衰减缓慢的非周期分量的励磁涌流叠加正常工作电流，有可能引起进线1的TA发生局部暂态饱和。

            7UT512主变差动保护原理

（二次谐波交叉制动优缺点）

7UT512主变差动保护采用分相闭锁原理，其二次谐波制动是按相工作的。为避免空充时由于某相涌流二次谐波含量较低而引起保护的误动，7UT512主变差动保护提供了二次谐波交叉制动的功能，其通过设定一相检测出涌流后闭锁三相若干个周期来实现。

但是，设定交叉制动也有其不利的一面，如变压器空载投入到区内潜伏故障上时，无论涌流或故障发生在哪一相，保护动作时间都会延迟前述设定周期数，为能满足保护速动性的要求，二次谐波交叉闭锁投入时间一般不宜过大。

7UT512主变差动保护装置推荐提供的正常的二次谐波闭锁值一般设置为15％～20％，二次谐波交叉闭锁投入时间缺省设定为0周期(即不投入此功能)，或投入5～10个周期。

误动原因定量分析

在实际的电力运行操作过程中，一线带两变的接线方式非常普遍，变电站始终有变压器在运行中，进行相邻变压器空载合闸的操作也很频繁，差动保护误动情况时有发生。

下面结合7UT512主变差动保护原理和1号主变差动保护内部的事件记录文件进行分析。

提取#1主变的录波数据，经相位变换后计算各相差流及各相差流中的二次谐波含量。下图为#2主变空投时#1主变各相差流波形(-100ms～300ms内)以及#1主变各相差流中二次谐波含量(0～100ms内)

二次谐波交叉闭锁时间0～100ms内C相差流中的二次谐波相对基波的幅值始终大于15％，根据7UT512主变差动保护分相闭锁原理，只要有一相二次谐波相对基波的幅值不小于15％的闭锁值均被可靠闭锁。

查看二次谐波交叉闭锁解除时刻100ms后的情况，106ms左右，A相和B相差流中二次谐波含量小于15％，根据7UT512主变差动保护分相闭锁原理，A、B两相的差动保护开放。

下图为二次谐波交叉闭锁解除后，A，B相差动电流动作轨迹。110 ms左右A，B相差动电流值进入动作区，同时二次谐波含量较小，二次谐波闭锁失效，保护装置发跳闸命令，A，B相差动保护误动。

差动保护防误动措施探讨

1）TA采用三侧差动接线方式。本次#1主变差动保护误动，其进线TA和桥开关TA的二次电流是先并接，然后再接入保护。宜取消高压侧进线、桥侧并联TA的接线方式，采用三侧差动接线方式，在这种情况下，制动电流可以有效提高，比率差动的动作电流门槛增大，制动性能增强。

2）增加差分滤波环节。TA局部暂态饱和情况下，可能导致二次谐波闭锁判据失效。为此，可采用差分滤波算法抑制差流中由于TA饱和而产生的衰减非周期分量，从而更有效地提取出差流中的二次谐波，提高二次闭锁判据的制动性能。

3）对于完整内桥接线，增加桥开关合环解列装置，在对新变压器空载合闸和倒闸方式过程中，投入桥开关合环解列装置，利用解合环方式操作，尽可能避开变压器空载合闸造成运行变压器和应涌流的产生。

4）对一线带两变运行的变电所，为防止变压器空载合闸造成运行变压器差动保护的误动，在确认运行变压器瓦斯保护、二次回路完好情况下，临时退出差动保护，待主变空投结束后重新投入运行变压器的差动保护。但此时变压器内部发生匝间故障仅靠瓦斯保护和后备保护切除故障对变压器不利。