论文部分内容阅读
摘要：论述某变电站主变由于相序问题引起差动不平衡导致的主变差动保护动作的分析及对策。
关键词：主变差动保护；控制；运行方式；负荷；不平衡差动电流
作者简介：袁晖（1968-），男，甘肃兰州人，宁夏银川市供电局变电运行工区，工程师。（宁夏 银川 750011）
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0148-02
变压器是电力系统中很重要的电气设备，变压器差动保护的保护范围，是变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分，比率差动保护是变压器的主保护，主要反映变压器内部相间故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，本案例发生在某110kV变电站。由于主变中压侧相序接反，在负荷增大时，产生的不平衡电流使差动动作，其故障性质比较特殊。
一、故障前的运行方式
某110kV变电站正常运行情况下：有110kV、35kV、10kV三个电压等级，其中110kV I、II母与35kV I、II母分列运行，10kV I、II母串联运行。事故当天，运行方式为：
（1）1号主变：处检修状态（11月12日当日按照检修计划进行1号主变大修）；
（2）110kV I母：处检修状态（11月12日按照检修计划进行110 kV I母母线绝缘热缩、110kV I母避雷器改造工作）；
（3）2号主变运行于110kV II母所带35kV所有负荷及10kV I、II段负荷。500、300母联断路器在合。
二、主变差动保护及处理情况
×年×月×日07时29分，该站主控室警铃喇叭响，控制屏“主变差动保护动作”光字牌亮，2号主变三侧断路器绿灯闪光，2号主变三侧负荷指示为零，保护装置显示：差流越限告警信息，10秒899毫秒差流越限告警动作。2号主变WBH-812/R1差动保护装置动作信息：×年×月×日14时04分27秒782毫秒比率差动保护动作，跳开2号主变三侧102、302、502断路器。
比率差动制动保护信息：
A相差动电流：0.552AB相差动电流：0.615AC相差动电流：1.189A
A相制动电流：0.831AB相制动电流：0.786AC相制动电流：1.086A
装置逻辑判断Ie为高压侧额定电流，经计算高压侧二次额定电流2.75A。动作电流门槛值Iop=0.4Ie=1.1A，制动电流拐点值Ires=1.0Ie=2.75A。由图1可知：C相差动及制动电流值处于比率制动动作区，比率差动保护动作。验证计算WBH-812/R1动作。
三、分析查找事故原因
（1）事故现象检查情况。
1）控制室现象：主控室警铃、喇叭响；中央信号屏110kV保护动作光字牌亮、控制屏102、302、502断路器绿灯闪光及所带表计无指示，110kVII母电压表计指示为零；110kV故障录波器动作；10kV、35kV所有表计无指示。10kV 1号、2号、3号、4号电容器跳闸且低电压保护动作光字牌亮；110kV、35kV、10kV电压回路断线光字牌亮。
2）保护室保护动作检查情况，到保护室检查发现2号主变高中低压三侧断路器跳闸灯亮，运行灯灭，液晶屏上显示2号主变高中低压三侧跳闸，打印故障报告。
3）到35kV高压室检查发现，302断路器在分，所有出线断路器在合，其它均无异常。
4）到10kV高压室检查发现，502断路器在分，所有出线断路器在合，10kV1号、2号、3号电容器断路器在分，其它均无异常。
5）到电源室检查，由于1号、2号站用变压器失电，本站没有外接电源，目前站内照明由事故照明电源供给；控制、保护电源由蓄电池供给，立即将不重要负荷电源断开，以减少蓄电池供电的压力。
6）到户外110kV设备区检查发现2号主变102断路器在分，2号主变本体、电流互感器及之间引流等一次设备均无异常。
（2）事故原因分析。
1）检修人员对主变油样进行化验，色谱分析正常。
2）高压试验人员对主变进行高压试验，试验结果均无异常。
3）对主变压器进行保护传动试验时，发现发现2号主变二次比率差动保护逻辑正确，保护定值正确，逐步对现场保护动作报告及录波图分析，发现2号主中压侧电流相序与高、低压侧不符。随后现场对2号主变进行模拟量采样测试，结果判断为2号主变35kV侧电流互感器二次回路接线可能存在错误。经现场检查后，发现302电流互感器二次相序接反，产生不平衡差动电流，致使2号主变三侧断路器跳闸。通过现场分析，按照此接线方式加模拟量采样值，差动回路电流值为：
高压侧A4011=0.344A256度CT变比300/5
B4011=0.390A 137度
C4011=0.390A 15.1度
中压侧A4061=0.302A192度CT变比800/5
B4061=0.308A 311.5度
C4061=0.311A 71.5度
低压侧A4001=0.264A112度CT变比2500/5
B4001=0.259A 352度
C4001=0.260A230度
差动电流：A相＝0.223AB相＝0.232AC相＝0.418A
以上數据说明在正常运行情况下，此回路会产生差动电流，且在负荷增大的情况下会导致跳闸。
4）随后调查组对事故发生情况展开调查，发现该变电站在2010年第一批技改项目中，35kV母线改造工程由某电建公司承建，工程完工经验收后，于当年9月27日恢复35kV母线供电。按照启动方案的顺序，母线带电后，发现35kV母线电压相序为负相序，（由于历史原因，该变电站35kV母线为正相序，但该变电让所在地所有用户均为负相序，在线路侧进行调相后方可满足对用户需求）。工程人员在未核对该站历史运行方式的情况下，将2号主变中压侧电缆A、C两相进行调相处理，但未同时将302电流互感器二次部分进行相应相应相序调整，导致进入2号主变WBH－812/R1保护装置高、中、低三侧电流相序不一致（高、低压侧为负相序，中压侧为正相序），在保护装置中产生差动电流。另外，35kV母线改造工程完工后，一直采用1号、2号主变并列运行方式，由于负荷电流较小（35kV一次侧电流约5A，二次侧电流约0.03A），未达到差流越限告警值，在进行101－3隔离开关大修工作时，该站运行方式改为2号主变带全站负荷，当负荷增大时差动电流相应增大。07时29分10秒899毫秒报差流越限告警信号（差流越限动作门槛值为0.5Iop，Iop=0.5*0.4Ie=0.55A，告警信息出现时保护装置采集差流值为0.578A，达到差流越限动作门槛值，报差流越限告警信息），14时04分27秒时差流增大至满足比率差动动作条件，比率差动保护动作跳闸。
四、事故处理过程
（1）记录事故发生的时间和现象，并复归事故音响信号，并紧急启动UPS电源，为后台机提供电源，以监视本站情况。
（2）由于本站1号主变检修，2号主变差动保护动作，未查明原因前无法投入运行，造成本站35kV、10kV以下系统全部失压，而且本站没有外接电源，照明系统瘫痪，目前由直流逆变装置为本站照明系统供电，最多可坚持两小时。所以运行人员申请调度将35kV、10kV系统重要负荷转移，并申请用10kV、35kV备用电源为无法转移的线路送电，并通知检修班抢修1号主变及110kVII母设备。
（3）用10kV、35kV备用电源为无法转移的线路供电时，一定要牢记退出备用电源的所有保护压板及重合闸压板，并将10kV、35kV所有出线、母联及主变断路器全部断开。
五、对此次事故今后的预防措施
（1）进一步加强梳理生产管理流程，明确设备验收投运问题遗留问题的管理职责及处理流程，防止设备带病运行。
（2）加强验收全过程的规范化、标准化管理。严格履行签字手续明确验收人员责任。
（3）对变压器检修完进行差动保护检验，如带负荷测试相量相序、对绕组打极性、升流等试验项目进行测试正确后，方可确认变压器差动保护装置逻辑判断及接线和极性的正确性。
六、结束语
运行人员在处理差动保护动作跳闸的问题上，一定要遵守故障处理原则，将针对差动保护所产生的不平衡电流使差动动作的各种原因综合分析判断，尽快根据故障原因将故障消除。
（责任责任：麻剑飞）
关键词：主变差动保护；控制；运行方式；负荷；不平衡差动电流
作者简介：袁晖（1968-），男，甘肃兰州人，宁夏银川市供电局变电运行工区，工程师。（宁夏 银川 750011）
中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0148-02
变压器是电力系统中很重要的电气设备，变压器差动保护的保护范围，是变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分，比率差动保护是变压器的主保护，主要反映变压器内部相间故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，本案例发生在某110kV变电站。由于主变中压侧相序接反，在负荷增大时，产生的不平衡电流使差动动作，其故障性质比较特殊。
一、故障前的运行方式
某110kV变电站正常运行情况下：有110kV、35kV、10kV三个电压等级，其中110kV I、II母与35kV I、II母分列运行，10kV I、II母串联运行。事故当天，运行方式为：
（1）1号主变：处检修状态（11月12日当日按照检修计划进行1号主变大修）；
（2）110kV I母：处检修状态（11月12日按照检修计划进行110 kV I母母线绝缘热缩、110kV I母避雷器改造工作）；
（3）2号主变运行于110kV II母所带35kV所有负荷及10kV I、II段负荷。500、300母联断路器在合。
二、主变差动保护及处理情况
×年×月×日07时29分，该站主控室警铃喇叭响，控制屏“主变差动保护动作”光字牌亮，2号主变三侧断路器绿灯闪光，2号主变三侧负荷指示为零，保护装置显示：差流越限告警信息，10秒899毫秒差流越限告警动作。2号主变WBH-812/R1差动保护装置动作信息：×年×月×日14时04分27秒782毫秒比率差动保护动作，跳开2号主变三侧102、302、502断路器。
比率差动制动保护信息：
A相差动电流：0.552AB相差动电流：0.615AC相差动电流：1.189A
A相制动电流：0.831AB相制动电流：0.786AC相制动电流：1.086A
装置逻辑判断Ie为高压侧额定电流，经计算高压侧二次额定电流2.75A。动作电流门槛值Iop=0.4Ie=1.1A，制动电流拐点值Ires=1.0Ie=2.75A。由图1可知：C相差动及制动电流值处于比率制动动作区，比率差动保护动作。验证计算WBH-812/R1动作。
三、分析查找事故原因
（1）事故现象检查情况。
1）控制室现象：主控室警铃、喇叭响；中央信号屏110kV保护动作光字牌亮、控制屏102、302、502断路器绿灯闪光及所带表计无指示，110kVII母电压表计指示为零；110kV故障录波器动作；10kV、35kV所有表计无指示。10kV 1号、2号、3号、4号电容器跳闸且低电压保护动作光字牌亮；110kV、35kV、10kV电压回路断线光字牌亮。
2）保护室保护动作检查情况，到保护室检查发现2号主变高中低压三侧断路器跳闸灯亮，运行灯灭，液晶屏上显示2号主变高中低压三侧跳闸，打印故障报告。
3）到35kV高压室检查发现，302断路器在分，所有出线断路器在合，其它均无异常。
4）到10kV高压室检查发现，502断路器在分，所有出线断路器在合，10kV1号、2号、3号电容器断路器在分，其它均无异常。
5）到电源室检查，由于1号、2号站用变压器失电，本站没有外接电源，目前站内照明由事故照明电源供给；控制、保护电源由蓄电池供给，立即将不重要负荷电源断开，以减少蓄电池供电的压力。
6）到户外110kV设备区检查发现2号主变102断路器在分，2号主变本体、电流互感器及之间引流等一次设备均无异常。
（2）事故原因分析。
1）检修人员对主变油样进行化验，色谱分析正常。
2）高压试验人员对主变进行高压试验，试验结果均无异常。
3）对主变压器进行保护传动试验时，发现发现2号主变二次比率差动保护逻辑正确，保护定值正确，逐步对现场保护动作报告及录波图分析，发现2号主中压侧电流相序与高、低压侧不符。随后现场对2号主变进行模拟量采样测试，结果判断为2号主变35kV侧电流互感器二次回路接线可能存在错误。经现场检查后，发现302电流互感器二次相序接反，产生不平衡差动电流，致使2号主变三侧断路器跳闸。通过现场分析，按照此接线方式加模拟量采样值，差动回路电流值为：
高压侧A4011=0.344A256度CT变比300/5
B4011=0.390A 137度
C4011=0.390A 15.1度
中压侧A4061=0.302A192度CT变比800/5
B4061=0.308A 311.5度
C4061=0.311A 71.5度
低压侧A4001=0.264A112度CT变比2500/5
B4001=0.259A 352度
C4001=0.260A230度
差动电流：A相＝0.223AB相＝0.232AC相＝0.418A
以上數据说明在正常运行情况下，此回路会产生差动电流，且在负荷增大的情况下会导致跳闸。
4）随后调查组对事故发生情况展开调查，发现该变电站在2010年第一批技改项目中，35kV母线改造工程由某电建公司承建，工程完工经验收后，于当年9月27日恢复35kV母线供电。按照启动方案的顺序，母线带电后，发现35kV母线电压相序为负相序，（由于历史原因，该变电站35kV母线为正相序，但该变电让所在地所有用户均为负相序，在线路侧进行调相后方可满足对用户需求）。工程人员在未核对该站历史运行方式的情况下，将2号主变中压侧电缆A、C两相进行调相处理，但未同时将302电流互感器二次部分进行相应相应相序调整，导致进入2号主变WBH－812/R1保护装置高、中、低三侧电流相序不一致（高、低压侧为负相序，中压侧为正相序），在保护装置中产生差动电流。另外，35kV母线改造工程完工后，一直采用1号、2号主变并列运行方式，由于负荷电流较小（35kV一次侧电流约5A，二次侧电流约0.03A），未达到差流越限告警值，在进行101－3隔离开关大修工作时，该站运行方式改为2号主变带全站负荷，当负荷增大时差动电流相应增大。07时29分10秒899毫秒报差流越限告警信号（差流越限动作门槛值为0.5Iop，Iop=0.5*0.4Ie=0.55A，告警信息出现时保护装置采集差流值为0.578A，达到差流越限动作门槛值，报差流越限告警信息），14时04分27秒时差流增大至满足比率差动动作条件，比率差动保护动作跳闸。
四、事故处理过程
（1）记录事故发生的时间和现象，并复归事故音响信号，并紧急启动UPS电源，为后台机提供电源，以监视本站情况。
（2）由于本站1号主变检修，2号主变差动保护动作，未查明原因前无法投入运行，造成本站35kV、10kV以下系统全部失压，而且本站没有外接电源，照明系统瘫痪，目前由直流逆变装置为本站照明系统供电，最多可坚持两小时。所以运行人员申请调度将35kV、10kV系统重要负荷转移，并申请用10kV、35kV备用电源为无法转移的线路送电，并通知检修班抢修1号主变及110kVII母设备。
（3）用10kV、35kV备用电源为无法转移的线路供电时，一定要牢记退出备用电源的所有保护压板及重合闸压板，并将10kV、35kV所有出线、母联及主变断路器全部断开。
五、对此次事故今后的预防措施
（1）进一步加强梳理生产管理流程，明确设备验收投运问题遗留问题的管理职责及处理流程，防止设备带病运行。
（2）加强验收全过程的规范化、标准化管理。严格履行签字手续明确验收人员责任。
（3）对变压器检修完进行差动保护检验，如带负荷测试相量相序、对绕组打极性、升流等试验项目进行测试正确后，方可确认变压器差动保护装置逻辑判断及接线和极性的正确性。
六、结束语
运行人员在处理差动保护动作跳闸的问题上，一定要遵守故障处理原则，将针对差动保护所产生的不平衡电流使差动动作的各种原因综合分析判断，尽快根据故障原因将故障消除。
（责任责任：麻剑飞）