110 kV变电站主变压器差动保护误动分析.doc

110 kV变电站主变压器差动保护误动分析随着我国工业化进程的不断加快以及社会经济的快速发展，社会对电力系统的安全、稳定运行也提出了更高的要求。其中，变压器的安全、稳定运行直接关系到电力系统的安全、稳定，因此，为变压器配置可靠的保护装置十分必要。但当前变电站变压器保护误动的事故时有发生，严重影响了变电站的安全、稳定运行。基于此，笔者结合实例进行了分析和介绍。 1 事故概述 某110 kV变电站2号主变压器差动保护动作，主变压器高压侧和低压侧开关跳开。由于主变压器差动录波文件?G失，?丝戳酥鞅溲蛊骱蟊副；疾募?，其显示差动动作时，主变压器高压测后备无任何异常，低压测后备保护启动元件动作，并启动了低压测后备录波。 2 事故原因分析 本站已运行近20年，于2010年二次系统改造为满足IEC61850标准的数字化变电站。变电站承担火车站、居民区、纺织厂等供电任务，负荷较重。在排除了主变压器故障的情况下，初步判断这是一次主变压器差动误动，就此对除主变压器外的其他相关设备进行了分析和诊断。2号主变压器差动保护动作时，低压侧电流和电压同时出现了很大的尖波，幅值均为负值。经计算，电压和电流的二次采样幅值基本一致，低压侧所有模拟量通道同时出现向下的尖波，主变压器差动计算的差流出现瞬时尖波，造成比率差动保护动作。同时，主变压器高压侧后备保护正常，低压侧后备保护启动，判断为低压侧异常，与高压侧没有关系。 通过就地监控对事故前后操作历史记录进行分析发现，2号主变压器差动动作前进行了远方投电容器操作。调看主变压器低后备保护装置的录波文件记录发现，低压测后备保护启动多次录波，将录波文件的时间和投电容器的时间进行了对比，基本吻合，即每次录波启动时都有投入2号电容器操作。历史记录中2号电容器均正常动作，缺陷记录中无单只熔断器熔断的故障记载，且电容器加装的放电电压互感器（TV）经检测正常，排除了2号电容器本体性能不良、冲击合闸浦流和过电压影响。 3 现场试验 为了确定干扰源，找到解决问题的方法，在现场进行了试验。由于所操作电容器间隔紧邻2号主变压器，所以，对2号主变压器采样系统进行了试验。2号主变压器退出运行，由1号主变压器带全站负荷，并充分采取了相应的安全措施，搭建了试验平台，对2号主变压器低压侧DTI采样数据进行了监视。 2号主变压器低压侧采样系统包括DTK调理单元及小信号传输线。其中，小信号传输线为屏蔽电缆（6根3组S1和S2，S1接入调理单元和ECVT本体，S2接入DTI和调理单元），用测试电脑通过光电交换器（0/E）连接至2号主变压器间隔光交换机，并通过上DTK调理单元及小信号传输线取得采样值。在测试中，使用以下公式来计算差流干扰的大小： 干扰保护电流差=干扰前保护电流-干扰最严重时保护电流. （1） 第1次试验7次，每次对2号电容器进行带负荷投切操作，并记录DTI的采样数据，结果如表1所示。 表1中的13组数据为模拟正常情况下的试验数据；第45组数据为调理单元去掉S2小信号传输线连接，并将S2小信号传输线接人调理单元端进行短接的数据；第67组数据为调理单元去掉S1小信号传输线连接，并对调理单元原S1连接处进行短接时的数据。 由13组数据可得，在投2号电容器时，2号变压器低压侧采样值都存在向下的尖波，与实际故障波形相似；45组数据DTI和S2小信号传输线工作正常，未受到干扰；而67组数据中存在干扰较小，基本可以忽略，再配合45组数据得到的结论可认为，调理单元未受到干扰。由此可见，干扰来自投2号电容器投人操作时，S1小信号线受到的干扰，特别是A相干扰最大。 4 解决方案 4.1 2号主变压器的解决方案 经过现场试验确定了2号主变压器解决方案在调理单元保护信号输出端增加滤波电容。增加的电容和调理单元的输出运放等效电阻构成RC低通滤波回路，该滤波回路的截止频率在10 MHz左右。对于10 MHz以上的信号，该回路就会起到滤波作用，滤掉高频干扰；对于10MHz以下的低频信号，基本没有影响。所以，本次改动对保护信号的精度基本没有影响，更不会对差动保护有影响。 在调理单元中的模拟量输出端（保护用）增加滤波回路后，将2号主变压器投入运行，对电容器进行了3次带负荷投切试验，试验数据如表2所示。从表2可以看出，试验结果良好，保护电流在投切电容器时没有再出现较大尖波，滤波效果很好，可以滤除高频干扰，且对保护信号的影响在允许范围之内，可忽略不计。 2号主变压器通过采取措施整改后，运行至今未再出现误动现象，说明本解决方案可行。 4.2 1号主变压器解决方案 对于1号主变压器存在的问题，如果像2号主变压器一样现场修改调理单元明显不合适。此外，调理单元和互感器为一一匹配关系，如果更换调理单元就面临着重新调整互感器精度的问题，因此，需要一个更加完善的解决方案。经过研究发现，将同样的滤波回路放在DTI交流采集回路中，不仅可以滤掉调理单元前的干扰，且即使从调理单元到DTI的信号线屏蔽受损，信号线受到干扰，也会被滤波回路将高频干扰滤掉。此时，1号主变压器就可通过更换DTI的交流插件消缺，只需要在停止1号主变压器时更换一个插件，DTI的精度调整只需一个测试仪即可完成，不需在一次侧增加工作量。 经过初步测试，修改DTI的交流插件可以实现对高频信号的滤波，且测试结果表明，修改后的插件可以满足保护及测量信号精度的要求。因此，1号主变压器的解决方案就是提供新的DTI交流插件，并在合适的时机更换。 5 ?Y束语 综上所述，差动保护作为变电站变压器保护的核心组成部分，得到了广泛应用，且其正确动作对变电站的安全、稳定运行具有十分重要的意义。因此，相关技术人员要对变电站的变压器继电保护装置误动原因进行分析，采取合理、有效的解决方案处理，从而确保变压器继电保护装置的正确动作，保障电力系统的安全、稳定运行。