一起區(qū)外故障引起的差動保護誤動事故分析

一起區(qū)外故障引起的差動保護誤動事故分析

1差動保護誤動為了提高故障操作的靈活性，避免外部故障的不平衡電流，目前的低壓微型計算機保護裝置采用具有比例剎車功能的誤差動源。原則上，在區(qū)外故障時，請不要犯錯誤。但在實際運行中,由于受電流互感器差動繞組二次回路連接不良或多點接地、變壓器兩側(cè)電流互感器暫態(tài)特性存在差異或飽和特性不一致、以及保護裝置定值整定不合適等因素影響,差動保護誤動作事故時有發(fā)生。運行實踐及統(tǒng)計表明,經(jīng)常發(fā)生的差動保護不正確動作的類型有:正常運行時(系統(tǒng)無故障及無沖擊)的誤動,區(qū)外故障時誤動和系統(tǒng)短路故障切除時誤動。本文中筆者通過介紹一起區(qū)外故障引起的110kV主變差動保護誤動事故,分析了事故原因并提出了針對性的改進措施,可以作為系統(tǒng)相關(guān)保護裝置的運行整定參考。2事故描述2.1主變中性點不接地投運事故發(fā)生前110kV水泥變電站1號、2號主變分列運行,三側(cè)母聯(lián)斷路器1800、300、600在分位。35kV、6kV分段備用電源自動投入裝置投入,主變中性點不接地運行。如圖1所示。水泥變2號主變電源進線花水線對端220kV蘆花變側(cè)2號主變110kV側(cè)中性點接地,110kV母聯(lián)斷路器25100在合位。2.2繼電器自動保護110kV水泥變電站2號主變采用SEL387差動繼電器,具有三段折線式比率制動特性。保護裝置比率制動特性曲線如圖2所示。圖2中O87P為動作電流啟動值,整定范圍為該側(cè)電流調(diào)節(jié)比(繼電器自動根據(jù)變壓器容量MVA計算)TAP的0.1倍~1倍,定值實際整定為0.3;SLP1為I段制動折線百分比率,整定范圍5%~100%,定值實際整定為40%;IRS1為拐點電流。動作電流IOP與制動電流IRT的求取方法如公式1所示。結(jié)合圖2及公式1可以看出:在比率制動系數(shù)和拐點電流一定的情況下,啟動電流O87P越小,差動元件的動作區(qū)越大,差動保護的靈敏度越高;在比率制動系數(shù)和啟動電流不變的情況下,拐點電流越大,其動作區(qū)越大,差動元件的靈敏度越高;在啟動電流和拐點電流不變的情況下,比率制動系數(shù)越小,其動作區(qū)越大,差動元件的靈敏度越高。2.3水泥變2號主變差動保護動作2008年8月28日18時49分57秒403毫秒,220kV蘆花變電站25124花洪線、25123花暖線58號~60號桿之間遭受雷擊,造成線路AB相間短路。80毫秒后,水泥變2號主變差動保護動作,跳開三側(cè)斷路器1802、302、602。差動元件動作參數(shù)如表1所示。水泥變2號主變差動保護動作后,35kVII母失壓,302進線無流,滿足35kV分段備自投動作條件,延時3秒合上300分段斷路器,35kVII母恢復(fù)帶電運行;同時6kVII母失壓,602進線無流,滿足6kV分段備自投動作條件,延時3秒合上600分段斷路器,6kVII母恢復(fù)帶電運行。35kV和6kV分段備自投動作正確。3原因分析3.1多點接地系統(tǒng)變2008年8月28日雷擊事故中,蘆花變1號主變、文萃變1號主變、盈北變1號、2號主變、水泥變2號主變、鎮(zhèn)北堡2號主變中性點被擊穿,蘆花變110kV系統(tǒng)由一點接地系統(tǒng)變?yōu)槎帱c接地系統(tǒng)。故障后零序電流的分布情況如圖3所示。3.2ct差動繞線電流的差異分析雷擊發(fā)生后,花水線的零序電流在35ms開始近似正弦規(guī)律傳入水泥變2號主變,至113ms時該電流衰變近零值。圖4所示為花水線流入2號主變的故障電流錄波圖。利用軟件對錄波文件進行相量分析,發(fā)現(xiàn)故障前的電流角度存在一定偏差:以第一繞組電流為基準,2號主變?yōu)閅yd11接線方式,三側(cè)電流相位應(yīng)該是0°、180°和210°。而軟件分析得到的實際角度分別為:IAW10°、IAW3175°、IAW4224°,如圖5所示。由此可以判斷,CT差動繞組暫態(tài)特性較差,故障時由于電流中存在非周期分量和諧波分量,在兩側(cè)CT暫態(tài)特性差異條件下,高壓側(cè)二次電流的幅值和相位與中低壓側(cè)相比短時(70ms~90ms)發(fā)生了變化,在差動元件中產(chǎn)生了較大差流。此時,流過變壓器的制動電流較小,基本上處于無制動狀態(tài),保護容易誤動作。3.3特性分析因素通過分析不難看出,雷擊線路后,通過花水線流過水泥變2號主變的是一個穿越性的短路電流,在理想情況下該電流應(yīng)該為零。但此時受變壓器勵磁電流影響、各側(cè)CT變比誤差及暫態(tài)特性不同、各側(cè)電流回路的時間常數(shù)不同等諸多因素的影響,流過差動元件的電流約為0.7A左右(數(shù)據(jù)來源于差動保護動作報文及故障錄波參數(shù),見圖6)。而此時制動電流不夠大,二次諧波、五次諧波在擾動的過程中很快衰減,無法有效閉鎖保護,導致差動元件動作。圖7所示的故障錄波圖中,在圖示的虛線后面,一周波之后差動元件開始動作,差動保護出口。4次回路的制作質(zhì)量控制針對此次水泥變差動保護誤動事故,建議在運行允許的范圍內(nèi)犧牲一定靈敏度,抬高O87P設(shè)定值到0.8,這樣可以有效防止差動元件動作。對CT差動繞組進行必要的試驗,以確保其性能良好、可靠,必要時可以考慮更換CT。根據(jù)以上分析,為提高變壓器差動保護動作可靠性,既要保證一次設(shè)備和保護裝置技術(shù)成熟、質(zhì)量優(yōu)良,又要確保二次回路正確及良好性,同時還要求對各元件動作值進行合理整定。具體應(yīng)做好以下幾個方面的工作。(1)選用暫態(tài)特性好的電流互感器。選擇變壓器縱差保護CT時,要保證各繞組的容量和精度要求,優(yōu)先采用暫態(tài)特性較好的TP級電流互感器。對于長電纜連接的二次回路,銅質(zhì)電纜芯線的截面應(yīng)不小于4mm2。(2)嚴格執(zhí)行反措要求。所有差動CT二次回路只能有一個公共接地點,且該接地點應(yīng)設(shè)在保護屏上。保護裝置安裝調(diào)試之后或變壓器大修后投運之前,要仔細檢查CT二次回路,擰緊二次回路中各接線端子,嚴防二次回路接觸不良或開路。定期檢查差動CT二次電纜各芯線對地及各芯線之間的絕緣。配線過程中,不要損傷電纜芯線外層絕緣。(3)科學合理地進行整定計算。在對變壓器縱差保護各元件的定值進行整定時,應(yīng)根據(jù)變壓器的容量、結(jié)構(gòu)、在系統(tǒng)中的位置以及系統(tǒng)特點,合理而靈活地選擇定值,以確保保護動作的靈敏度和可靠性。5差動保護的整定方法運行實踐表明,過分追求差動保護