110kV主变差动保护误动作分析

•128•ELECTRONICSWORLD・技术交流110kV主变差动保护误动作分析深圳供电局有限公司付威【摘要】本文针对一起110kV变电站主变差动保护误动作波形分析，讨论主变差动保护动作时异常波形的分析步骤，通过矢量分析、异常波形检查及事故现场辅助资源分析排查故障点、消除故障点。并提出类似故障波形的分析方法及故障点查找方式，为加快消除电力系统异常故障、及时恢复送电提供保障。【关键词】差动保护；矢量分析；异常波形检查；排查故障点0引言变压器是电力系统中大量使用的电力设备，如主变内部发生故障而保护不能及时动作，极有可能造成设备严重损坏导致重大经济损失，甚至影响系统运行，因此当系统内变压器发生内部故障时保证故障主变迅速切除尤为重要。变压器纵联差动保护作为主变绕组（相间及接地短路）故障时变压器的主保护能够选择性地快速切除故障主变。考虑到保护配置的交叉性，差动保护的动作区为构成差动保护各侧CT之间的区域，具体包括主变本体、CT与变压器之间的引出线，能够保证区内故障时可靠动作而区外故障时闭锁不动作。但针对一些特殊条件下发生的系统故障，依据主变差动保护动作逻辑保护将发生误动作，以下通过一起110kV变电站#1主变差动保护误动作分析，结合矢量图、故障波形探讨导致区外故障时主变差动保护误动作的各项因素。1主变事故跳闸经过主变的保护配置情况其中RCS-9671C差动保护配置为差动速断保护（保护启动后25ms内动作）、经二次谐波制动的比率差动保护（保护启动后35ms内动作）、中低压侧过电流保护，并且具备CT断线判别功能。系统故障前110kV系统及三台主变10kV系统部分均为分裂运行状态，10kV分段开关521为热备用状态。23时24分38秒328毫秒系统故障，检测到低压侧c相故障电流为4.245kA，#1主变比率差动保护动作，跳开#1主变变高1101开关、变低501开关，此时10kV1M失压且501开关CT无流，满足10kV备自投装置动作条件，因此10kV备自投装置动作合上10kV分段521开关。2主变事故跳闸分析站端故障录波器所录故障波形如图1所示，从波形分析可以明显得出：主变高压侧A相电流为B、C相电流的两倍，且与B、C相电流相位相反。主变高压侧电流波形所展示的故障特性相当于低压侧ac相间短路故障，如图2所示。图1#1主变差动保护动作故障录播图图2YN/d-11联接组别变压器d侧ac相短路电流分布图3YN/d-11联接组别变压器d侧ac相短路高低压侧电流矢量关系通过故障边界条件，以#1主变高压侧电流的幅值和相位特征关系进行矢量分析，仅需考虑正、负序分量无零•129•ELECTRONICSWORLD・技术交流序分量，正序分量中高压侧滞后低压侧30度，负序分量中高压侧超前低压侧30度，据此反推低压侧的电流幅值、相位关系如图3所示。与实际录波图进行比较发现：波形图中低压侧仅c相有电流，与所绘向量图不符，因此主变低压侧故障相别的判定仍需其他相关辅助信息支持。由于#1主变高低压侧的电流矢量分析出现了矛盾，为了防止录波通道的某一路通道发生故障（如低压侧a相电流），依据其他波形辅助判据，可以通过检查主变高低压侧的差电流情况进行复核（如图4所示）。由于#1主变的差动保护为南瑞继保RCS-9671C型，高压侧电流在差动保护软件内部已进行Y-Δ折算（即为全星型接线方式），因此通过相位调整后的高压侧电流标幺值为：’=(-)/；’=(-)/；’=(-)/。图4#1主变高低压侧差电流波形从图4中波形可以得出：高压侧通过电流相位折算后IA’、IC’大小相等相位相反，高压侧电流折算后与低压侧电流进行差流计算仅A相有差流，而B、C相电流叠加后矢量和为零。结合高低压侧的电流矢量分析及差电流分析得出波形正确与录波器差流计算值吻合，但低压侧仅显示c相有故障电流，而差电流仅A相有电流。针对这一反常现象，试想是否有区外故障造成穿越性电流导致上述现象产生。为此，检查10kV1M相关保护间隔，发现10kV馈线F01有保护启动报告（如图5所示），报告显示该条线路C相有瞬时故障电流流过，而故障电流大小约为4.328kA，反观主变差动保护动作录波图，主变低压侧a相流过故障电流同样在4.3kA附近。由此分析可知，产生以上异常波形的原因可能是由于10kVF01故障时C故障电流回流至主变变低a相，即主变低压侧a相存在接地。图510kVF01保护启动报告通过以上故障电流流向分析，检查主变变低a相的故障点。变低跳闸后经现场检查发现，#1主变10kV母线桥上a相避雷器发生短路故障已烧坏。在小电流接地系统中，当10kVF01发生C相瞬时接地故障时，正常相别的相电压升高（如金属性接地将使得正常相电压升高为线电压），高电压使得主变低压侧a相避雷器发生击穿，故障电流通过大地流向#1主变变低10kV母线桥a相避雷器（如图6所示），由此造成类似于主变低压侧ac相间短路的故障。图6系统故障时故障电流的流向通过具体的保护动作情况分析，主要涉及两类保护的保护动作范围（如图7所示）及动作元件，分别为#1主变差动保护RCS-9671C及10kVF01馈线保护RCS-9611C。图7#1主变、F01线路保护动作范围当10kV馈线F01发生瞬时接地故障时,故障电流为4.328kA（二次值为4.328A），10kV馈线F01保护整组起动（如图5），过流1段、过流2段保护定值满足动作值而时间不满足动作条件因此未动作。反观10kVF01C相瞬时接地后，非故障相相电压升高导致#1主变变低10kV母线桥a相避雷器发生击穿，两个接地点通过大地形成通路，致使#1主变A相差流为1.5A（2.2），大于保护起动值满足差动保护的起动条件15ms起动，而此时制动电流较小，满足比率差动保护动作条件35ms#1主变比率差动保护动作跳开两侧开关。3主变不对称故障波形特点以上讨论的YN/d-11主变压器低压侧发生相间不对称故障时相关电气量的变化。然而在系统实际运行中存在多种主变高、低压侧的不对称故障（包括高、低压侧的单向接地、相间故障），相关的电气量将发生规律性的变化。主变高压侧发生单相接地故障时，主变低压侧各相电流的分布情况与高压侧的故障相别有关，主变低压侧相对应于高压侧故障相的滞后相的电流为零，而主变低压侧另外两相电流的大小相等（/）、相位相反。而低压侧电（下转第133页）•133•ELECTRONICSWORLD・技术交流开关电源能否振荡，与集成STR-F6656、振荡电路启动电压供电电路、R803是否正常有关；与第二供电电路无关，不用查这部分电路。也可能T830变压器损坏。例如在检修三无故障时，如果测量STR-F6656③脚有300V电压、④脚有9.5V以上启动电压，并R803正常，电源开关接通瞬间，开关电源无电压输出，就可判断三无故障在STR-F6656或T830。如果开关电源开机瞬间，有输出电压，之后变为0，可能是V801、VD803短路造成，振荡能启动，但很快30V电压直接加入到电源集成的④脚，造成过压保护，之后不能稳定工作。若测得开关电源输出电压低，检查工作电压电路是否有开路。2.5稳压电路和待机控制电路故障分析稳压电路和待机控制电路是造成开关电源输出电压不正常的主要原因，分别从输出电压高和低两方面分析它们的原因。输出电压高，可分为三种情况：①电源开关接通后，有稳定电压输出，但输出电压高于正常值；②只在开关接通瞬间高于正常值，很快又降为0；③待机时正常，进入正常工作时，高于正常值。对于情况①，与V801和N831有关，与振荡第二工作电压无关，故障应在N830、STR-F6656、R805上。对于情况②，除与N830、STR-F6656、R805有关外，还与V801、VD803第二供电电路有关，当击穿短路时，30V电压直接加入STR-F6656④脚，造成过压保护，检修时可断开V801与VD803看故障是否排除。对于情况③在取样组件N831上，因待时正常，可判定待机电路、N830、STR-F6656等公用电路无故障，而待机时取样组件N831不接入电路。输出电压低，可分为两种情况：①待机时正常，进入正常工作时输出电压低于正常值；②待机时输出电压低于正常值。对于情况①，重点查取样组件。对于情况②，原因多，要查稳压电路、待机控制电路、振荡第二供电电路，可先断开待机控制V830，如电压恢复正常，查待机控制电路，如还不正常，可只断开取样组件N831，看是否恢复正常；如故障还不排除，故障应在N830、STR-F6656、R803和V801组成的振荡第二供电上，先查R803、V801、R808、VD804、VD806、C814，再查N830、STR-F6656，可采用代换法排除故障。3结论本彩色电视机的使用在我国已经非常广，而彩色电视机的电源电路是损坏率最高、检修难度最大的一部分电路。彩色电视机电源虽然几经改进，已趋于稳定可靠，但仍因种种原因常发生故障。本文通过以长虹CH6机心电源电路为例，较详细介绍了其电源电路的结构，及常见故障的分析，以求对彩电维修爱好者提供一点帮忙，并做到触类旁通。参考文献[1]孙立群.彩色电视机开关电源维修技术[M].北京:高等教育出版社,2004.[2]韩广兴.新型彩色电视机原理与维修[M].北京:电子工业出版社,2005.作者简介：潘万林（1980－），男，广东河源人，大学本科，河源理工学校教师，讲师，研究方向：电子技术，手机维修。（上接第129页）流为零的相别电压最大，低压侧另外两相电压相同。主变高压侧发生相间短路故障时，低压侧三相均有电流，其中主变低压侧对应于高压侧故障相别中的超前相电流值最大（2/），低压侧另外两相的电流值为其1/2且相位与之相反。低压侧电流最大的相别在不考虑主变内部电抗的压降的情况下可将电压视为零，另外两相电压数值相等、相位相反。主变低压侧发生相间短路故障时（本次故障），高压侧三相均有电流，其中主变高压侧对应于低压侧故障相别中的滞后相电流值最大（2/），高压侧另外两相电流值为其1/2且相位与其相反。高压侧电流最大相别如不考虑主变内部电抗的压降的情况下可将电压视为零，另外两相电压数值相等、相位相反。4小结作为继电保护运维人员，对常见电力系统故障波形的分析已然非常熟练，能够娴熟地处理常规的事故跳闸。但对于异常事故跳闸报告的波形分析能力较为欠缺，对于该类故障的分析应该要有局部、区域电力网络的全局观，继电保护装置运维人员应该具备处理该类事故事件问题的技术技能，并且能够深入了解区域电力系统在各种运行方式下发生各种类型故障时所涉及的相关电气量的变化规律及特点，为电力系统安全稳定运行提供技术保障。参考文献[1]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.[2]景敏慧.电力系统继电保护动作实例分析[M].北京:中国电力出版社,2012.[3]电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,1999.[4]徐显光,陈晶.一起主变差动保护动作的分析[J].云南电力技术,2008.8(36):16.[5]狄卫星,刘春玲,吴丽红,孟祥萍.一起110kV主变差动保护误动事故分析及对策[J].变压器,2010,12(12):43-45.