摘要：通過(guò)對變壓器差動(dòng)保護動(dòng)作的故障分析和處理步驟，總結出系統短路容量的增大和完全依賴(lài)于設備的銘牌參數，對變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)起作一定的內因作用，并提出了相應的防范措施。

　　電力變壓器是電力系統中最關(guān)鍵的主設備之一，它承擔著(zhù)電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運行是對電力系統安全、可 靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保證。微機型縱聯(lián)差動(dòng)保護作為變壓器的主保護，能反映變壓器內部相間短路故障，高壓側單相接地短路及匝間層間短路故障，它較常規 保護具有靈敏度高，選擇性強，接線(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應用。為提高差動(dòng)保護正確動(dòng)作率，除選好保護設備外，還需做好設計施工、整定計算、現場(chǎng)安裝調 試等一系列技術(shù)和管理工作，要統籌考慮系統的發(fā)展，短路容量的增大，如果這些工作稍有疏忽，就可能造成差動(dòng)保護誤動(dòng)或拒動(dòng)，嚴重影響變電站安全運行。

1、事故慨況
　　2010年7月18日19：20分左右，35kV智華變電站10kV華匯線(xiàn)速斷保護動(dòng)作跳開(kāi)本線(xiàn)路開(kāi)關(guān)，同時(shí)主變比例差動(dòng)保護動(dòng)作，跳開(kāi)主變兩側開(kāi)關(guān)，造成全站失壓。

2、網(wǎng)絡(luò )運行情況
　　35kV 智華變電站于2002年農網(wǎng)改造時(shí)建設，由于是地方縣級電網(wǎng)，智華站經(jīng)過(guò)3個(gè)35kV等級的變電站與110kV站相連，以多級串供的形勢供電。該變電站為 簡(jiǎn)易的終端變電站，35kV為單母線(xiàn)接線(xiàn)，只有一條35kV進(jìn)線(xiàn)，主變1臺，Y/Δ-11接線(xiàn)，主變容量3.15MVA，10kV為單母線(xiàn)接線(xiàn)，主供農村負荷。
　　在2010年5月到8月，由于10kV華匯線(xiàn)或華金線(xiàn)線(xiàn)路故障速斷保護動(dòng)作跳閘引起主變比例差動(dòng)保護動(dòng)作了兩次。下面以7月18日主變比例差動(dòng)動(dòng)作及查找原因進(jìn)行分析。

3、故障現象
     3.1值班員記錄
2010年7月18日19：20分，35kV智華變電站微機顯示器上彈出“#1主變比例差動(dòng)保護動(dòng) 作”信號，事故音響喇叭響起，#1主變兩側#301和#501開(kāi)關(guān)在分閘位置，同時(shí)顯示器上彈出“10kV華匯#514速斷保護動(dòng)作”信號, #514開(kāi)關(guān)在分閘位置，全站10kV系統失電。

     3.2 保護動(dòng)作報告
在7月18日19:20:37時(shí)，10kV華匯線(xiàn)#514速斷保護動(dòng)作，開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘。
故障時(shí)保護裝置記錄：IA:72.5A  IC:1.5A 
在7月18日19:20:37時(shí)主變差動(dòng)保護動(dòng)作，跳開(kāi)主變兩側開(kāi)關(guān)。
故障時(shí)保護裝置記錄：
高壓側電流：IA:12.1A  IB:11.9A  IC:0.3A 
低壓側電流：IA:26.8A  IB:26.2A  IC:1.3A 
差動(dòng)電流： IA:17.7A  IB:16.0A  IC:1.1A
制流電流： IA:37.6A  IB:36.8A  IC:1.4A

      3.3電流互感器配置情況
　　主變高壓側#301開(kāi)關(guān)為L(cháng)W16-40.5型戶(hù)外六氟化硫開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)內附電流互感器LRGB-35LW供 測量和保護用，電流互感器為抽頭式，有75/5和100/5兩檔，實(shí)際接線(xiàn)選為75/5，1.0級1K1—1K2作為測量用（接A421、B421、 C421），D級3K1—3K2作為差動(dòng)保護用（接A411、B411、C411）。
　　主變低壓側#501開(kāi)關(guān)為ZN28A-10型戶(hù)內真空開(kāi)關(guān)，電流互感器為L(cháng)ZZQB6-10 型單獨式 ，變比為200/5，0.5級作為測量用，10P10級作為差動(dòng)保護和低后備保護用。

　　10kV華匯#514線(xiàn)電流互感器為L(cháng)ZZQB6-10 型，變比為75/5 ，0.5級作為測量用，10P10級作為保護用。

       3.4 保護定值整定情況
　　10kV華匯#514線(xiàn)路保護整定為三段式電流保護，速斷定值為55A，0秒。主變保護設有比例差動(dòng)和差動(dòng)速斷保護，差動(dòng)速斷定值為26A ，0秒，比例差動(dòng)保護定值為：差動(dòng)啟動(dòng)值為2.2A，平衡系數為0.72(以低壓側為基準)。

       3.5 保護裝置配置
　   主變保護裝置為重慶新世紀廠(chǎng)生產(chǎn)的EDCS-6120型差動(dòng)保護，10kV線(xiàn)路為EDCS-6110型線(xiàn)路保護裝置。

　　EDCS-6120型單元的差動(dòng)保護TA接線(xiàn)采用全Y形接法，主變原、付邊電流相角差采用軟件補償。

差動(dòng)電流的計算公式為：
式中：為高壓側參與差動(dòng)計算的電流相量，其計算方法與變壓器聯(lián)接組別有關(guān)。 為低壓側參與差動(dòng)計算的電流相量，Kp為差動(dòng)平衡系數，ΦS為相角補償，用于特殊聯(lián)接的變壓器。

　　差動(dòng)平衡系數Kp的計算：差動(dòng)平衡系數是微機差動(dòng)保護中計算差動(dòng)電流時(shí)，用以補償高、低壓側電流互感器變比不配合而產(chǎn)生的差動(dòng)電流的一個(gè)系數。

以低壓側二次電流為基準，高壓側平衡系數KpG =35*15/1.732*10.5*40=0.724 

4、保護動(dòng)作分析
　　通過(guò)事故現象，在#1主變差動(dòng)保護動(dòng)作跳閘的同時(shí)，10 kV華匯線(xiàn)路因速斷保護動(dòng)作而跳閘，其跳閘時(shí)間與#1主變差動(dòng)保護動(dòng)作時(shí)間完全一致，故障相別為A、B相，該線(xiàn)路二次故障電流折算后與差動(dòng)保護中10 kV側故障電流值非常接近，都約為1080A左右。事故后對10kV華匯線(xiàn)路巡線(xiàn)發(fā)現在約3km處有AB相短路故障。所以，認為主變比例差保護動(dòng)作是由 10kV線(xiàn)路故障引起的。

      4.1事故后檢驗
　　由于可斷定是由10kV線(xiàn)路故障引起的差動(dòng)保護，屬于變壓器區外故障，因此重點(diǎn)對差動(dòng)保護裝置進(jìn)行了全面的檢查分析。但防止大電流對變壓器的損傷，還是對變壓器進(jìn)行絕緣和直阻的測試。查找具體方案：

　　A、檢查差動(dòng)保護整定值，與定值通知單的數據相符。校核了平衡系數，在裝置內平衡系數定值設定為0.72時(shí)，兩側由電流互感器引起的不平衡正好補償。

　　B、對差動(dòng)保護裝置按定值單進(jìn)行了校驗，測試了動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間，檢驗合格。

　　C、測量電流互感器的變比，在35kV側電流互感器一次側按相加電流45A，測得變比值為15，在10kV側電流互感器一次側按相加電流40A, 測得變比值為40。檢測結果，變比符合通知單要求。

　　D、測試電流回路二次側負載。高壓側二次電流回路每相負載為1.0歐，低壓側二次電流回路每相負載為0.2歐，三相負載均平衡，電流回路接觸良好。

　　E、檢查差動(dòng)保護二次回路接線(xiàn)，按差動(dòng)保護接線(xiàn)要求，高低壓兩側均接成星型接法，極性都由母線(xiàn)指向變壓器，接線(xiàn)正確，二次回路絕緣符合規程要求。

　　F、做差動(dòng)保護傳動(dòng)試驗，差動(dòng)繼電器動(dòng)作正確，微機發(fā)信號正確，保護出口繼電器跳兩側開(kāi)關(guān)動(dòng)作正確，保護裝置無(wú)誤動(dòng)或拒動(dòng)現象。

　　G、投入主變后帶負荷測試兩側電流及相位均正常，經(jīng)過(guò)平衡后測試差流約為8mA，符合要求。

　　H、對主變壓器進(jìn)行絕緣和直阻的測試，無(wú)異常。
　   以上各項目檢查全部合格，說(shuō)明差動(dòng)保護裝置及二次回路接線(xiàn)良好，主變壓器完好，未見(jiàn)有故障。

      4.2故障數據的分析
　　從10kV華匯線(xiàn)故障數據得出10kV線(xiàn)路AB兩相短路電流為Id=72.5*75/5=1087.5A，在差動(dòng) 保護裝置中主變低壓側A相電流為Ia=26.8*200/5=1072A，高壓側A相電流為IA=12.1*75/5=181.5A，由此看出10kV線(xiàn) 路故障電流與低壓側電流約相等，拆算到高壓側電流應為IA高=1072*10.5/35=321.6A，拆算到二次側應為21.4A，很明顯高壓側電流沒(méi) 有正常傳變到二次側。

      4.3系統短路容量分析
　　根據以上常規的故障查找方法，均未查出明顯的問(wèn)題。既然差動(dòng)保護裝置各項檢查都合格，并且該主變從2002年投運到2009年，主變差動(dòng)保護從未動(dòng)作。為何從2010年開(kāi)始在10kV線(xiàn)路故障引起動(dòng)作了兩次？

　　通過(guò)對電網(wǎng)結構的分析，在2009年12月,隨我縣首座220kV站投運，系統的短路容量增大，是否與短路電流增大有關(guān)？通過(guò)短路電流的計算， 在2010年前35kV智華站10kV母線(xiàn)短路時(shí)流過(guò)主變高壓側電流約為370A；而隨網(wǎng)絡(luò )結構發(fā)生改變后，智華站10kV母線(xiàn)短路時(shí)流過(guò)主變高壓側電流 達到560A，短路電流明顯增大。是否由短路容量增大對電流互感器的影響？但從這兩次故障性質(zhì)進(jìn)行分析，都是因為10kV線(xiàn)路速斷動(dòng)作引起的誤動(dòng)，這可能 與電流互感器的飽和有關(guān)。

     4.4電流互感器接線(xiàn)檢查
　　因此，我們又查閱了關(guān)于電流互感器的10%誤差不滿(mǎn)足要求時(shí)可采用的的反事故措施：A、增大差動(dòng)保護用電流互 感器二次回路電纜芯線(xiàn)截面,以減小電流互感器二次回路負載電阻。B、改善互感器特性，使用差動(dòng)繼電器專(zhuān)用（D級）電流互感器。C、要適度增大主變電流互感 器變比，以減小電流互感器通過(guò)大電流時(shí)的飽和度。D、串接備用電流互感器使允許負載增加1倍。

　　根據這一反措原則，首先認為是高壓側二次負載1.0歐過(guò)大，因此更換了高壓側電流回路二次電纜線(xiàn)，由原2.5 mm2變?yōu)?.0 mm2，二次負載減為0.6歐。再是詳細檢查高壓側電流互感器，由于無(wú)測試儀器無(wú)法校驗10%誤差曲線(xiàn)，只有把內附電流互感器的六氟化硫開(kāi)關(guān)面板拆開(kāi)詳細 檢查（之前從未拆開(kāi)檢查，不清楚理面還有是流互感器二次接線(xiàn)端子），發(fā)現廠(chǎng)家所接引出線(xiàn)有問(wèn)題，從內置電流互感器的接線(xiàn)端子引出到開(kāi)關(guān)內電流端子排的二次 線(xiàn)接線(xiàn)錯誤，把作為差動(dòng)的D級繞組3K1-3K2接線(xiàn)端子誤接到電流互感器的1.0級繞組接線(xiàn)柱上，而端子排上已標明3K1-3K2作為差動(dòng)保護用，這與 開(kāi)關(guān)上銘牌標示完全一致。作為調試人員只是核對銘牌標示繞組3K1-3K2是否作為差動(dòng)保護，并校核電流互感器的等級。而同樣的方法檢查10kV電流互感 器，由于電流互感器是是外露式，二次側及接線(xiàn)清楚，把10P10級作為差動(dòng)保護，二次線(xiàn)較短，負載較小，沒(méi)有進(jìn)行電纜更換。

      4.5電流互感器的飽和分析
　　在2010年之前, 電網(wǎng)系統短路容量較小，該站10kV線(xiàn)路較少，10kV線(xiàn)路近端短路幾率較少，短路電流不很大時(shí)，短路電流倍數相應較小。經(jīng)計算，同樣是10kV線(xiàn)路 3KM處三相短路，流過(guò)高壓側電流互感器故障電流約250A，短路電流倍數為3.3倍，作為1.0級的電流互感器在負載為1.0歐時(shí)還能滿(mǎn)足10%誤差要 求，而低壓側短路電流倍數為5.8倍，負載僅0.2歐，主變差動(dòng)保護就不會(huì )誤動(dòng)。當系統短路容量增大后，假若同樣在10kV線(xiàn)路3KM處三相短路，流過(guò)高 壓側電流互感器故障電流約410A，短路電流倍數為5.5倍，作為1.0級的電流互感器在負載為1.0歐時(shí)極易進(jìn)入飽和狀態(tài)，不能正常傳變電流，而低壓側 短路電流倍數為6.8倍，負載僅0.2歐，CT能正常傳變電流不致于飽和，因此產(chǎn)生較大的不平衡電流，造成差動(dòng)保護動(dòng)作。

      4.6電流互感器接線(xiàn)的處理
　　問(wèn)題分析確認后，我們將開(kāi)關(guān)內電流互感器把差動(dòng)保護用的3K1-3K2接線(xiàn)端子改接在D級上，按銘牌進(jìn)行改接后，端子排二次接線(xiàn)沒(méi)發(fā)生變化，這樣差動(dòng)保護就改為真實(shí)的D級繞組。

      4.7防范措施
　　用于差動(dòng)保護的電流互感器，應保證在變壓器正常負荷和差動(dòng)保護范圍以外發(fā)生短路時(shí)，電流互感器變比誤差、角誤差都要符合 要求，要按最大短路電流校核10%誤差，使流進(jìn)保護的差電流近似為零。但實(shí)際上甚至選用相同型號的電流互感器，其特性曲線(xiàn)也總是存在某種程度的差異。這是 由于鋼導磁體特性不同及裝配的情況不同所致。因此，使導磁體的磁阻改變，并使勵磁電流改變，這就出現了電流互感器的電流比誤差和角誤差。選用不同型號不同 容量的電流互感器，在二次負載和磁飽和程度不同時(shí)，對電流互感器誤差影響更大。

　　差動(dòng)保護應選用電流互感器的準確等級為D級（具有較大的鐵芯截面），其變比要按最大短路電流校核，二次負載要按電流互感器10%誤差曲線(xiàn)選擇， 若變比較小，可將兩只串聯(lián)使用。串聯(lián)時(shí)，變比不變，每個(gè)線(xiàn)圈通過(guò)全部二次電流，可以增大電流互感器的輸出容量。電流互感器在投入運行前，應作極性和伏安特 性變比試驗，變比誤差不超過(guò)10%，角誤差不超過(guò)7度，并嚴格按10%誤差特性條件進(jìn)行校驗。

　　結合網(wǎng)絡(luò )短路容量增大，對網(wǎng)絡(luò )所有差動(dòng)保護電流互感器進(jìn)行了全面校核，發(fā)現有三個(gè)站的差動(dòng)電流互感器短路倍數增大較大，雖然差動(dòng)保護接D級沒(méi)有 接線(xiàn)錯誤，還沒(méi)有導致誤動(dòng)，但為了減小差動(dòng)保護穩態(tài)和暫態(tài)的不平衡電流，還是更換了截面較大的二次電纜，減小了二次負載。經(jīng)過(guò)近一年的運行，35kV智華 站同樣是10kV線(xiàn)路故障，并且速斷保護動(dòng)作跳閘，再未發(fā)生主變差動(dòng)保護誤動(dòng)作。

5  故障結論
　　智華站主變差動(dòng)保護裝置誤動(dòng)，是由于系統網(wǎng)絡(luò )發(fā)生變化，短路容量增大較多，35kV側差動(dòng)保護所用的六氟化硫斷路器內附 電流互感器的精度等級由廠(chǎng)家接線(xiàn)錯誤，等級選擇不當，當外部故障短路電流較大時(shí)，高壓側電流互感器已不滿(mǎn)足10%誤差曲線(xiàn)，不能正常傳變一次電流，出現不 平衡電流，引起差動(dòng)保護誤動(dòng)作。在故障查找中,不要輕易相信廠(chǎng)家的銘牌數據，要眼見(jiàn)為實(shí)，以實(shí)驗方法得出正確接線(xiàn)，相信廠(chǎng)家也有接線(xiàn)錯誤的可能。在出現故 障后要盡量收集設備參數的變化，要多留意網(wǎng)絡(luò )發(fā)生的變化，系統的短路容量變化后對保護的影響。當網(wǎng)絡(luò )短路容量發(fā)生變化后, 要高度重視校核電流互感器的10%誤差工作，防止因電流互感器飽和導致差動(dòng)保護誤動(dòng)作。