【技术学堂】一起110kV变电站主变保护跳闸事故分析

主变事故跳闸会对供电可靠性产生重大影响，甚至导致对外限电。而励磁涌流导致的主变差动保护动作一直以来是学术讨论的热门话题，保护原理及定值的合理选择可以提高保护动作行为的准确性，但某些情况下方案的选择有利也有弊，并不能提供百分百的可靠性保证。本文针对一起110kV变电站主变差动保护误跳闸事故，分析故障原因及各开关的动作情况，通过调整主变差动保护定值，来规避此类故障的发生。

1 运行工况及故障情况介绍

1.1 运行工况

运行当天该变电站110kV两条母线并列运行，母联断路器处于合位。110kV北母和南母分别有#1和#2两条进线，#1进线处于热备状态。两台主变三侧分别接110kV、35kV和10kV母线。

1.2 故障情况介绍

9月6日，该变电站110kV#2进线发生接地故障，对侧变电站线路保护跳闸之后重合，由于故障还存在，加速跳闸。之后该站110kV进线备投(LCS-652F)动作并合#1进线断路器，备自投成功。此时#2主变比差出口跳四侧断路器，发生主变差动保护误动事故。

2 故障录波及动作记录

2.1 主变保护故障录波

#2主变保护动作波形如图1所示。

图1 主变保护故障录波图

如上波形图中，4侧为110kV桥侧，2侧为中压侧，3侧为低压侧。

2.2 主变保护装置动作记录

#2主变保护装置动作记录如图2所示。

图2 主变保护装置动作记录

由上图可知，#2主变比率差动动作，故障相为B相，故障电流1.3A。

3 故障分析

3.1 故障原因分析

首先，从本次故障顺序可以看出，在110kV进线接地故障切除，进线备自投动作后，#2主变才跳闸。所以，#2主变本次跳闸不是因110kV进线的接地故障而导致的区外误动。

其次，从打印的主变保护动作波形图3可以看出各侧电流出现明显的间断波形，这个波形是典型的励磁涌流波形，波形特征明显。

第三，涌流产生的原因是因为110kV进线因故障切除后，另一条进线经备自投投入，此时对于变压器来讲是带负载投运。

第四，在备投动作前，变压器处于运行状态，进线因故障切除后，变压器内一般有较大量的剩磁，此时投入变压器也会产生较大的励磁涌流。

3.2 理论分析

从理论分析角度看，励磁涌流的产生和变压器的剩磁有很大的关系，变压器的剩磁又和变压器本身的材料、工艺、负荷大小等有极大的关系。所以在相同情况下，两台主变出现的励磁涌流大小不会完全一致，也就是可能会出现一台不满足谐波闭锁条件，一台满足谐波闭锁条件的情况。

影响励磁涌流及其中二次谐波含量的因素众多，包括变压器制造工艺、合闸电源电压、合闸角、剩磁、以及是否有并列运行的变压器合闸带来的穿越性涌流，且一般认为主变容量越小、空投的可能次数越多、负荷变化越剧烈，则取值越小。

本次跳闸，从打印的波形和故障过程来看，是因为变压器带载投运产生了较大的励磁涌流，且二次谐波含量未达到0.15倍的定值导致的。如需应对本次情况发生的跳闸，应将二次谐波制动系数定值适当降低。

二次谐波制动系数的整定，没有固定的公式可循，只能取经验值，有文献可查的取值范围是0.12～0.20。如需进一步量化分析此次差动保护动作时二次谐波的特征，可以采取手动调取装置中的录波数据。

3.3 录波数据分析

调取保护装置录波数据，对应软件分析截图如图3所示。

图3 软件分析截图

通过软件分析得知，B相差流进入动作区且部分时刻不满足谐波闭锁条件，满足动作条件时的最低谐波含量11.83%。

4 结论

本次保护动作是因励磁涌流，差流进入动作区且谐波含量未达到闭锁定值。如前所述，由于影响因素过多且随机，针对此次事件若要做出调整，可以调低谐波制动系数或抬高比率制动系数来规避，但谐波制动系数的降低一般会影响匝间短路故障的动作速度，比率制动系数的抬高会损失区内故障的动作灵敏度。因此，根据原#2主变差动保护定值单中二次谐波制动系数0.15，现建议调整系数为0.12。

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