区外故障引起变压器差动保护误动的分析

区外故障引起变压器差动保护误动的分析

袁陶

（新疆伊犁库克苏河水电开发有限公司新疆伊犁特克斯835500）

摘要：本文分析由一起区外故障引起主变差动保护误动作的事故，差动保护是变压器的主保护，差动保护一般动作于保护范围的区内故障。本站有两起事故都是因区外故障导致主变差动保护误动作，一起是系统冲击导致CT饱和引起，另一起是CT极性接反所致。本文对区外故障电流穿越导致变压器差动保护动作进行探讨。通过分析差动保护原理、外因条件、保护动作差流数值和核对CT极性，找出事故原因，排查故障范围，快速解决事故，减少经济损失。

关键词：区外故障；CT极性；差动保护

1概述

发、变、输环节中主变承担着承上启下的作用，所以主变的主保护显得特别重要，主变保护的误动作直接会导致负荷损失，进而影响企业的经济效益。本文通过对本站一起因厂用电生活区馈线施工造成A相线路接地后导致主变差动保护误动（CT极性接反）造成跳闸事件进行分析和处理。

2运行方式

库什塔依水电站机组为扩大单元接线形式，两台15MW小机组接到出口10kV母线Ⅳ段，两台35MW大机组接到出口10kV母线Ⅲ段，两台小机共用一台容量为8万kV•A的三卷变，送至220kVⅡ段母线，两台大机共用一台容量为9万kV•A的两卷变，送至220kVⅠ段母线。其中施工造成生活区馈线A相接地的线路引自于厂用10kVⅢ段母线，厂用10kVⅢ段母线通过隔离变引自于出口10kVⅠ段母线，此次事故主变差动保护厂用的保护范围至隔离变进线侧。其一次主接线一段如图1所示：

图1主接线部分图

3事件经过

2013年8月16日库什塔依水电站全厂机组带100MW满负荷运行。

20时10分57秒，上位机发信：公用10kVⅢ段1014断路器柜保护动作、开关站1号主变A套保护装置动作、开关站1号主变B套保护装置动作。主变保护A套装置信息显示：差动保护动作，动作时间20ms，A相差流0.212A，B相差流0.105A，C相差流0.106A。主变保护B套装置信息显示：差动保护动作，动作时间20ms，A相差流0.211A，B相差流0.106A，C相差流0.105A。公用10kVⅢ段1014断路器柜保护装置动作信息：过流一段动作、过流一段启动动作，Imax=16.753A（保护定值：11.61A）。上位机显示：公用10kVⅢ段1014断路器在分位，1#主变高压侧断路器2201DL分位，现地检查1#主变高压侧断路器在分位。1#、2#机组与系统解列，出口断路器10F1DL、10F2DL分闸。

4事故原因分析

4.1检查情况

1#主变停运后，对一次设备及二次设备均进行了检查，检查设备均正常。23时30分，向省调申请主变转检修，对变压器绕组对地绝缘进行测试，三相对地绝缘均大于1800兆欧，绝缘正常。检查瓦斯集气盒无气体，瓦斯继电器无气体，均正常。对主变进行了油样取样，17日10时30分，油化结果合格。检查生活区10kV线路，在腐殖土施工区域，线路有明显烧伤点，询问现场人员，有施工车辆卸土时，误碰A相导线。

4.2原因分析

（1）差动保护原理

差动保护是基于基尔霍夫电流定律的，也就是各测电流和等于0，当变压器正常工作或区外故障时，流入变压器的电流和流出的电流相等，差动保护不动作。变压器发生内部故障时两侧电流流向故障点，大于保护整定电流，差动保护动作。正常运行情况下CT二次电流大小相等，二者相抵消，小于保护整定值，差动保护不动作。

图2：主变差动保护原理图

（2）差动保护CT极性接反可能会出现误动作

CT极性于方向并不是规定死的，方向基于参考方向给定，差动保护不需要具体判别电流是否流出还是流入，电流取矢量和即可，只要CT定义的方向均指向被保护设备方向或全部与之相反即可。当任何一侧的CT极性接反，其中一侧或两侧的电流相量反相，在正常运行条件下，两侧电流不是相差180°，而是两侧对应的电流同相位，导致在正常运行及外部穿越性故障时差动保护引起误动。

（3）判断CT极性的方法

差动保护极性一般指向变压器，一次电流按照这个指向的方向流动，反应到二次的保护装置输入电流也要是正方向，这就说明CT极性接对了。

在现场施工阶段常用电池组打CT极性，在主变送电后要测六角图。测极性需要电池、指针式电流表。电流表接于保护设备电流输入端子排上，测试人员在CT处按照某个电流方向用电池组一极固定，一极间断点击的方式给CT一次施加电流。另一组测试人员在一次施加电流的同时，观察电流表指针偏转的方向，反复测试几次就可以判断出CT的极性。

（4）故障电流穿越导致主变差动保护误动

主变跳闸后各出口正常，按主变差动保护范围厂用只涉及到厂高变11T高压侧进线开关10GL1，而生活区馈线开关1014跳闸已经超出了变压器纵差的保护范围，后发现装载机施工误将厂用电生活区馈线触碰造成A相线路接地。由此大致判断出主变差动保护动作跳闸的原因是厂用生活区馈线接地后的故障电流穿越造成，厂用生活区电源是接在10kVⅢ段母线上。考虑到差动保护只反映区内故障，故障电流穿越干扰能导致主变跳闸的因素只有CT，一种情况是CT饱和，另一种情况是CT极性接反。通过对差流数值分析和现场检查核对，发现CT极性接反，处理后进行保护传动试验，动作正常。

5差动保护试验方法

为了保证变压器的可靠运行，避免差动保护跳闸导致的经济损失，需要进行差动系统试验，通常采用交流法、相位表法、直流感应法来确认接线的极性和组别，采用功率表法和钳形功率因数表法绘制两侧的电流向量六角图来分析差动接线的正确性。同时投产后要对故障录波波形和电流相位进行分析和判断。

6结论

差动保护是变压器的主保护，它的动作将引起主变压器退出运行，导致影响送出负荷，进而造成水电站的经济效益损失。因此安装调试阶段一定要复核CT极性，调试时应结合系统的不同运行方式逐一排查保护误动的可能性。在发生事故后，要结合系统运行方式、保护动作信息、故障现象和系统工作原理，根据时间节点认真分析，不要认为差动保护动作一定就是区内故障。通过综合分析快速排查故障，节约停电时间，减少不必要的经济损失。