一起电流二次回路断线引起的变压器差动保护误动分析

浙江电力　２０１３年第１　１期　ＺＨＥＪＩＡＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　５３　一起电流二次回路断线引起的变压器差动　保护误动分析　王袢。郑建梓　宁波３１５０１０）　（宁波电业局，浙江摘　要：ＴＡ二次回路断线对变压器比率制动特性的差动保护动作行为影响较大，１１０　ｋＶ变压器差动　保护装置ＴＡ断线判别原理种类繁多，部分装置判据存在原理上的缺陷。对一起ＴＡ断线引起的差动保　护误动原因进行分析，就不同保护装置的工作原理进行横向对比，提出要避免ＴＡ二次回路一相断线、　且断线相和另一相电流并联这种特殊情况下比率差动误动，装置不应将存在零序电流作为ＴＡ断线判　别的唯一或必要判据。　关键词：变压器；差动保护；电流回路　中图分类号：ＴＭ４０６　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００７—１８８１（２０１３）ｌ１－００５３—０４　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ＤｉｓｃＯｎｎｅｃｔｉＯｎ　ｏｆ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ＷＡＮＧ　ｙ　．ＺＨＥＮＧ　Ｊｉａｎ　ｚｉ　（Ｎｉｎｇｂｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｎｉｎｇｂｏ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３　１５０１０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｈａｓ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒａｔｉｏ—ｒｅｓｔｒａｉｎｅｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｆｏｒ　ＴＡ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｃｒｉｔｅｒｉａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｈａｖｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ｆｏｒ　ｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ＴＡ　ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎ—　ｄｕｃｔｓ　ｌａｔｅｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｗｏｒｋ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｒｅａｌ—　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒａｔｉｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｕｎｄｅｒ　ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ　ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ａｎｏｔｈｅｒ　ｐｈａｓｅ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｓｈｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｔａｋｅ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆ　ｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｕｎｉｑｕｅ　ｏｒ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｆｏｒ　ＴＡ　ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｉｎｅｒ；ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ＴＡ（电流互感器）断线对比率差动动作特性　影响较大，当负荷电流超过差动动作值时．如不　采取措施，将造成比率差动误动。相关行业标准、　进行了对比分析，指出了可能存在的问题。　１　某１１０　ｋＶ变电站变压器差动保护误　动原因分析　１．１保护动作情况简述　某１１０　ｋＶ变电站为“三主变四分段”接线方　式，如图１所示。保护误动前，１号主变压器（以　下简称主变）带１０　ｋＶ　Ｉ段母线。２号主变带１０　ｋＶ　Ⅱ甲、Ⅱ乙段母线，３号主变带１０　ｋＶⅢ段母线运　企业标准和技术规范中。均规定变压器差动保护　应配置　ｒＡ断线告警功能并闭锁比率差动，但并　未对ＴＡ断线判别原理做出具体规定［卜。］　不同厂　家变压器差动保护装置的ＴＡ断线判据各不相　同，部分装置的判据存在原理上的缺陷，在特殊　ＴＡ断线情况下无法可靠告警并闭锁比率差动。　以下对某ｌ１０　ｋＶ变电站变压器差动保护因　ＴＡ断线而误动的原因进行分析。同时，对几种典　型的１１０　ｋＶ变压器差动保护ＴＡ断线判别原理　行。１０　ｋＶ　Ｉ与Ⅱ段母分和１０　ｋＶⅡ与Ⅲ段母分热　备用状态。２号主变差动保护装置型号为ＲＥＴ一　３１６　浙江电力　２０１３年第１１期　冈１某１１０　ｋＶ变电站主接线　某日２号主变差动保护动作跳开２号主变三　侧断路器，１０　ｋＶ　Ｉ与Ⅱ段母分备白投和１Ｏ　ｋＶⅡ　与Ⅲ段母分备自投动作，未造成负荷损失。装置　显示动作相别为Ａ与Ｂ两相，差流均为０．４１Ｉｎ　现场初步检查一次设备未发现明显故障点，　且系统侧故障录波器未录得故障电流，初步判断　为差动保护误动。经再次检查后，发现２号主变　ｌ０　ｋＶⅡ甲开关差动保护电流回路配线烧损严重。　更换被烧毁端子排，并将电缆缆及内部配线烧坏　部分解除后重新接人，保护带负荷试验正常，三　相电流平衡，主变恢复正常负荷后未发现异常。　１．２保护电流采样情况分析　从保护动作前记录的负荷电流分析可知，２　号主变Ⅱ甲侧Ａ相电流为０，Ｃ相电流正常，Ｂ　相电流和Ｃ相数值相等相位相反。　结合开关柜二次回路检查情况分析，认为Ⅱ　甲侧ＴＡ二次回路存在Ａ相断线，且Ａ相ＴＡ侧　与Ｂ相并联的特殊断线故障，如图２所示。　２　主变１０　ｋＶⅡ甲侧ＴＡ　Ｔｌ　嗍　Ｃ相　２弓主变差动保护ＲＥＴ一３ｌ６装置　罔２　ＴＡ二次回路断线示意　断线后，保护中２号主变１０　ｋＶⅡ甲断路器　电流采样如图３所示（厶，，Ｂ　为ＴＡ实际二次电　流，Ｊ　为保护装置测量到得二次电流），正　常情况下三相电流应如向量ＪＡ，Ｊ　，　所示，当　ＡＢ相电流ＴＡ二次侧短接后，形成新的电流如向　量　所示，大小与原向量相等、相位与Ｃ相相　反。与保护Ｂ相显示电流一致，表示ＡＢ两相和　电流接入保护Ｂ相，Ａ相开路显示为０。　图３　２号主变１０　ｋＶⅡ甲断路器电流向量示意　１．３　ＴＡ断线未告警原因分析　ＲＥＴ一３１６保护ＴＡ断线判据为任一支路存在　零序电流且数值超过一定值即报断线，１０　Ｓ后闭　锁比率差动　现场查看采样记录，发现差动保护动作前，　保护装置曾感受到三相不平衡电流产生的零序电　流而报ＴＡ断线并闭锁比率差动，但当负荷电流　减少，感受到的零序电流小于ＴＡ断线门槛值后　又复归并解除闭锁。经过多次反复，直到ＴＡ的Ａ　相完全开路，Ａ相ＴＡ侧与Ｂ相完全短接．此时　保护装置采样值Ａ相为０，Ｂ相实际上是Ａ相和　Ｂ相的和电流．装置计算出的零序电流为：　３／ｏ＝ＩＡ　＋Ｉ　Ｂ＿＋Ｉｆ：ｏ＋　ｌ　ｌ　＋ｌｃ＝ＩＡ＋ｌＢ＋Ｉｔ＝０　虽然ＴＡ断线却不满足ＴＡ断线判据，保护无　法发出ＴＡ断线告警信号，也无法闭锁比率差动。　１．４比率差动动作情况分析　２号主变差动保护采用变压器各侧和电流作　为动作量，启动值为０．４Ｉｎ。保护以１１０　ｋＶ电流　转角来进行变压器接线组别补偿。正常运行时负　荷电流向量见图４．１１０　ｋＶ侧转角补偿后电流以　，　，　表示，ｌ０　ｋＶ侧Ⅱ甲电流以ｊ　甲，　甲，　甲　表示，１０　ｋＶ侧Ⅱ乙电流以ＪＡ　，ＪＢ　，Ｊ　：　表示ｌ引。　各相差流计算如下：　Ａ相差流＝　一（ＩＡ甲＋，Ａ　）＝０　Ｂ相差流：　广（ＪＢ　＋ＪＢ乙）＝０　Ｃ相差流　一（Ｉｃ甲＋Ｊｃ　）：Ｏ　当ＴＡ断线后，输入保护的，　甲：０，输入保　护的Ｂ相电流为“，Ｒ　＋，　”，各相差流计算如下：　Ａ相差流＝，　～（Ｏ　）　删　Ｂ相差流：　，～（　甲　甲＋ＪＢ　）＝－－ＩＡ甲　Ｃ相差流：　一（Ｉｃ甲＋　Ｌ）＝０　２０１３年第１１期　王稀．等：一起电流二次回路断线引起的变压器差动保护误动分析　５５　图４　２号主变各侧电流向量　即Ａ与Ｂ相差流均等于Ⅱ甲断路器Ａ相负　荷电流，Ⅱ甲断路器Ａ相负荷电流数值超过比率　差动起动值时，因无ＴＡ断线闭锁．比率差动必　然动作。　２　常见１１０　ｋＶ变压器差动保护ＴＡ断线　判别原理对比　２．１　ＣＳＣ一３２６Ｇ型变压器差动保护　正常情况下．任一相或两相无流且存在差流，　即判为ＴＡ断线。在有电流突变时，判据如下：　（１）发生突变后电流减小（而不是增大）；　（２）本侧三相电流中有一相或两相无流，且对　侧三相电流无变化。　满足以上条件时判为ＴＡ断线。无论按正常　还是按有电流突变的情况考虑，均存在一相（Ａ　相）无电流但存在差流的情况，满足ＴＡ断线判据，　装置能够可靠闭锁比率差动。　２．２　ＲＣＳ一９６７１型变压器差动保护　分为ＴＡ断线延时报警及ＴＡ断线瞬时报警　及闭锁２种情况。　（１）　ｒＡ断线延时报警。在采样程序中进行，当　满足以下任一条件：任一相差流大于　整定值；　ｄ。２＞　ｄｉ　式中：ｄｉ：为差流的负序电流；　一为三相差流的　最大值；　为固定门槛值；　为某一比例系数；　且时间超过１０　Ｓ时报ＴＡ断线，但不闭锁比　率差动。　（２）ＴＡ断线瞬时报警。在故障测量程序中进　行。只有在比率差动元件动作后．才进入瞬时　ＴＡ断线判别程序．这也防止了瞬时ＴＡ断线的　误闭锁　某侧电流同时满足只有一相电流为零，其他　二相电流与起动前电流相等时，认为是ＴＡ断线。　通过整定控制字选择．瞬时ＴＡ断线判别动作后　发报警信号或闭锁比率差动保护。　当比率差动元件动作后。瞬时ＴＡ断线判别　程序启动。Ⅱ甲侧一相（Ａ相）电流为零，且其他　两相电流与启动前电流相同。满足ＴＡ断线判据，　只要投入瞬时ＴＡ断线后闭锁比率差动保护控制　字，就能可靠闭锁比率差动。　２．３　ＰＳＴ一１２００系列变压器差动保护　ＴＡ断线判别元件动作判据为：　（１）ＩＡｉ　ｌ≥０．１Ｌ￣ｌｌ，ｔ＜ｌＩＱＩ；　（２）相电流≤　且，Ｄ≥　；　（３）本侧ｌ，ａ＋　＋　ｌ≥　（仅对ＴＡ为Ｙ形接线方　式）；　（４）ｍａｘ（Ｉ，ｈ，　，　）＞　；　（５）ｍａｘ（　，　，　）＞０．５７７Ｉｃｄ。　式中：△　为相电流突变量；　，　，　为Ａ，Ｂ，　Ｃ三相差流值；　为差动保护电流定值；，ｎ为额　定电流；，Ｏ前一次测量电流；　当前测量电流；，Ｄ　无流相的差动电流；厶Ⅵ无电流门槛值，取０．０４倍　的ＴＡ额定电流　以上条件同时满足（１），（２），（３），（４）判ＴＡ　断线；仅条件（５）满足，判为差流越限。　其中判据（３）实质上就是在判断是否存在零　序电流，根据前述分析．对２号主变１０　ｋＶ　ＩＩ甲　侧，　＝０＋（　＋ＪＢ）＋／Ｃ＝／Ａ　＝Ｏ，不满足　判据（３），装置不能对ＴＡ断线作出正确判断，导　致比率差动误动。　２．４　ＩＳＡ一３８７Ｇ变压器差动保护　ＴＡ断线以仅一侧出现负序电流为主判据（负　序电流门槛为０．１２１．），并要求其他侧至少有一侧　有一定的负荷电流，且出现负序电流的那一侧三　相电流不平衡度大于０．７．即三相电流中最小值　与最大值之比小于０．７　Ⅱ甲侧Ａ相电流为０，Ｂ相电流为Ｉｓ＝－ｌｃ，Ｃ相　电流为　。按对称分量法计算得知负序电流为：　Ｉ２＝ｌ／３ｘ（厶十　２ＪＢ＋　）＝ｌ／３ｘ（－ｕ２Ｉｃ＋０ＩＪｃ）　＝１／３　ｘｌｃｘｅ－ＪｇＯ＝ｌ／３　ｘＯ．４１￣＝０．１２３￣；　且　，ｆ　＝Ｏ＜０．７。　在差动起动定值不小于０．　的前提下，能　够保证满足ＴＡ断线判据，并闭锁比率差动。　２．５　ＮＳＲ一６９１Ｒ变压器差动保护　ＴＡ断线判据分２种情况：　５６　浙江电力　２０１３年第１　１期　（１）任一支路出线零序电流且至少一相电流　为０，经延时报ＴＡ断线：　ＴＡ断线故障往往存在一个发展过程。在故　障终态前，通常存在差动保护装置发差流越限告　（２）任一支路出线零序电流且至少一相电流　为０；同时无电流相从有流变无流。任一相差流　超过动作值，且三相电流未增大，则不经延时报　ＴＡ断线。　警一复归一再告警一再复归的过程。运行人员应　加强现场巡视，做好差动保护差流数值检查、记　录工作，并高度重视差流越限告警信号，对三相　负荷基本平衡却存在较大差流甚至是反复出现差　流越限告警的保护。应及时记录并向专业主管部　门汇报，必要时可由调度发令控制负荷电流至小　于保护比率差动起动值，待查清原因后再恢复正　常负荷　两种情况均将存在零序电流作为ＴＡ断线的　必要判据。相同情况下无法报ＴＡ断线，无法避　免比率差动误动。　３结论　３．１　ＴＡ断线无法闭锁比率差动的原因　某变电站２号主变差动保护动作的主要原　因，是在２号主变ｌ０　ｋＶⅡ甲侧ＴＡ二次回路发　参考文献：　［１】ＤＬ／Ｔ　７６９—２００ｌ电力系统微机继电保护技术导则［Ｓ　Ｊ．　【２】　Ｑ／ＧＤＷ　１７５—２００８变压器、高压并联电抗器和母线保　护及辅助装置标准化设计规范【Ｓ］．　生Ａ相断线且Ａ相ＴＡ侧并联Ｂ相的特殊断线　情况下，由于ＲＥＢ一３１６装置仅采用主变各支路　是否存在零序电流作为ＴＡ断线判据，存在原理　［３】　Ｑ／ＧＤＷ一１１－２１７—２００９浙江电网变压器保护标准化设　计规范『Ｓ１．　【４１　崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等．电力系统继电保护与安全　自动装置整定计算『Ｍ１．北京：中国电力出版社，１９９３．　性缺陷，无法在这种特殊断线情况下发出ＴＡ断　线告警并闭锁比率差动，从而造成保护误动。　【５］　江苏省电力公司．电力系统继电保护原理与实用技术［Ｍ］．　北京：中国电力出版社．２００７．　３．２防范措施　经过６种变压器差动保护ＴＡ断线判据的对　比，发现采用存在零序电流作为ＴＡ断线的唯一　或必要判据的保护，均无法避免特殊情况下比率　差动的误动。因此需要对这些保护的ＴＡ断线判　别原理进行调整，不能将是否存在零序电流作为　ＴＡ断线判别的唯一或必要判据　：　坚　：　。　。　：　收稿日期：２０１３～０８—１３　作者简介：王　棉（１９８０一），男，浙江宁波人，工程师，从事　继电保护整定计算＿１２作。　（本文编辑：杨　勇）　坚　。　塑。　笺　广……………告　目　次　浙江大有实业有限公司电缆工程分公司　………………………………………（彩８，彩９）　（封面）　（封２）　…………………………（彩１）　浙江天工自信科技工程有限公司………（彩１０）离　温州昌泰电力开关有限公司……………（彩１２）　杭州欣美成套电器制造有限公司………（彩１３）　杭州柯林电力设　杭州市电力设计　……………（彩２）　湖州电力设计院有限公司………………（彩１１）萋　公司………（彩３）　………（彩４．彩５）　………（彩６．彩７）　杭州瑞琦信息技