導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

線路故障重合時(shí)對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響分析

文檔作者：彭鵬梁衛(wèi) 殷琮盧志剛文檔來源： 1．華電貴州烏江渡發(fā)電廠 2．貴州電力調(diào)度通信局 3．貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月05日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 286.95 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?86.95 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

上一篇：柘溪電廠油壓裝置控制柜燒毀分析及處理

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

104
第34卷第3期
2011年6月
水電站機(jī)電技術(shù)
Mechanical&amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station
Vo1．34 No．3
Jun．201 l
線路故障重合時(shí)對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響分析
彭鵬 ，梁衛(wèi) ，殷琮 ，盧志剛
(1．華電貴州烏江渡發(fā)電廠，貴州遵義563104；2．貴州電力調(diào)度通信局，貴州貴陽550002；
3．貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州貴陽550025)
摘要：烏江渡發(fā)電廠0號(hào)變壓器發(fā)生近區(qū)故障，故障切除后，線路保護(hù)再次重合到故障點(diǎn)時(shí)，對變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)
作的原因進(jìn)行了分析，得出在特定合閘時(shí)刻，變壓器差動(dòng)保護(hù)在近區(qū)故障時(shí)，存在動(dòng)作的可能性的結(jié)論，并提出了相
應(yīng)的解決措施。
關(guān)鍵詞：重合閘；變壓器差動(dòng)；動(dòng)作
中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672—5387(2011)03—0104—04
0引言
變壓器外部近區(qū)發(fā)生故障，在切除故障恢復(fù)過程中，由
于恢復(fù)性涌流和CT誤差電流的共同作用，差流波形可能更
為對稱，從而使二次諧波比更小，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)[1]。另
外，有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，原因不明的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)或
多或少與CT暫態(tài)飽和有關(guān)，特別是比率制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)
在P級(jí)CT暫態(tài)飽和情況下可能誤動(dòng)[21。然而，在變壓器近區(qū)
發(fā)生線路故障，重合閘對變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的理論方面
研究等文獻(xiàn)資料較少，本文根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工作情況，通過分
析與總結(jié)，提出了變壓器近區(qū)故障時(shí)，線路重合閘對變壓器
差動(dòng)保護(hù)的影響及解決對策。
1故障經(jīng)過
烏江渡發(fā)電廠1號(hào)廠電氣接線力 ：為發(fā)電機(jī)l，變壓器組單l元接
線，110 kV和220 kV母線為單母分段，1號(hào)機(jī)經(jīng)1號(hào)變升壓后帶
1 10kV六回直饋線負(fù)荷，2號(hào)、3號(hào)機(jī)經(jīng)2號(hào)變、3號(hào)變升壓至220
kV，通過三回220 kV線路與 、江
盤線經(jīng)盤角變至息烽變與500 kV主網(wǎng)聯(lián)接)，1 10 kV與220 kV
系統(tǒng)通過0號(hào)耍 }運(yùn)行。電氣主接線圖如圖1歷示。
l-抽 l刪n- 。 蚺相∞疆 哪 刪哪 【 哺
圖1烏江渡發(fā)電廠1號(hào)廠電氣主接線圖
2009年7月14日16時(shí)3分，220kV江陽I回205線路
B相發(fā)生近區(qū)永久性接地故障，江陽I回205線路主一、主二
保護(hù)動(dòng)作跳B相，重合閘動(dòng)作后保護(hù)加速跳三相。在205線
路開關(guān)重合于故障點(diǎn)時(shí)，0號(hào)變壓器A套差動(dòng)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作
出口，跳0號(hào)變壓器高、中壓側(cè)開關(guān)。
2 一次設(shè)備檢查分析及處理情況
2．1 0號(hào)主變及其相關(guān)附屬設(shè)備檢查情況
0號(hào)變保護(hù)動(dòng)作后，對0號(hào)變本體、瓦斯繼電器、壓力釋
放閥及相關(guān)附屬設(shè)備進(jìn)行外觀檢查正常，對0號(hào)變及200
開關(guān)、電纜、CT、終端及100開關(guān)穿墻套管等絕緣試驗(yàn)合格，
0號(hào)變油色譜測及直阻測試正常。見表1。
表1 0號(hào)變油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)
根據(jù)對0號(hào)變檢查分析及試驗(yàn)情況，確認(rèn)變壓器本體
無故障，在全面檢查試驗(yàn)正常后，于15日19時(shí)06分正常
投入運(yùn)行。
2．2 220 kV GIS江陽l回205出線隔室故障分析及處理
205線路保護(hù)動(dòng)作跳閘后，對線路一次所屬設(shè)備外觀進(jìn)
行詳細(xì)檢查，未見異常。結(jié)合保護(hù)報(bào)告及故障發(fā)生時(shí)，205出
線GIS隔室瞬間發(fā)氣壓異常信號(hào)(6 min后氣壓恢復(fù)正常)。
測量出線隔室段絕緣，A相：440 GO；B相：1．15 MQ；C相：
965 Gn，判定故障點(diǎn)發(fā)生在205出線B相GIS組合電器隔
室內(nèi)。
打開GIS套管引出線，發(fā)現(xiàn)GIS出線絕緣子通盆局部
收稿日期：2011—04—11
作者簡介：~ (1968一)，男，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師。從事發(fā)電企業(yè)安全
生產(chǎn)管理方面工作。
萬方數(shù)據(jù)
第3期 彭鵬，等：線路故障重合時(shí)對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響分析 105
炸裂，脫落。隔室內(nèi)底部堆積有一層較厚粉末，水平導(dǎo)電桿
末端接近均壓環(huán)處下部有一殘缺物，盆式絕緣子表面存在
部分發(fā)黑，有強(qiáng)電弧作用的跡象，均壓罩完好。分析殘缺物
為絕緣子在絕緣破壞過程中爆裂彈出，粉末為SF6氣體在絕
緣受損過程中的分解物。
3保護(hù)裝置動(dòng)作情況
3．1江陽I回205線路保護(hù)動(dòng)作情況
從205線路保護(hù)報(bào)告：2009年07月14日16時(shí)03分，
江陽I回205線路B相永久性接地故障，205線路保護(hù)4
ms工頻變化量阻抗、38 ms主保護(hù)動(dòng)作跳B相，1 061 ms重
合閘動(dòng)作出口，重合于永久性接地故障，1 155 ms距離加速
動(dòng)作跳三相。故障測距0 km，205線路故障電流8 462 A，故
障持續(xù)時(shí)間40 ms，重合后故障持續(xù)時(shí)間50 ms，線路保護(hù)動(dòng)
作行為正確。
3。2 0號(hào)主變保護(hù)動(dòng)作情況
烏江渡發(fā)電廠0號(hào)變保護(hù)采用南自PST一1202A型數(shù)字
式變壓器保護(hù)裝置，其中A套為二次諧波比率制動(dòng)原理的
差動(dòng)保護(hù)。B套為波形對稱原理的差動(dòng)保護(hù)。
二次諧波比率制動(dòng)保護(hù)動(dòng)作判據(jù)(見圖2)：
Id
I sd
Icd
圖2比率制動(dòng)特性
(1)差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作(啟動(dòng)電流)電流led：按大于變
壓器額定負(fù)載時(shí)的不平衡電流整定。整定為Ied=1．07 A。
(2)差動(dòng)速斷定值Isd：差動(dòng)速斷保護(hù)元件動(dòng)作判據(jù)：
Id>Isd
其中：，d為變壓器差動(dòng)電流；lsd為差動(dòng)速斷保護(hù)定值
(按躲過變壓器初始勵(lì)磁涌流或外部短路最大不平衡電流
整定)，整定為Isd=17．9 A。
(3)二次諧波制動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)：／(2)>Id×Nee
其中：I(2)為差動(dòng)電流中的二次諧波含量；Nee為差動(dòng)
保護(hù)二次諧波制動(dòng)系數(shù)，取0．2。
(4)比率制動(dòng)元件動(dòng)作判據(jù)：ledd~>led；／zdd~<／zd．
其中：Iedd為變壓器差動(dòng)電流；led為差動(dòng)保護(hù)電流定
值；／zdd為變壓器差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)電流；／zd為差動(dòng)保護(hù)比率
制動(dòng)拐點(diǎn)電流定值，保護(hù)軟件已設(shè)為高壓側(cè)額定電流，整定
為忙Ign／nCT=3．579A；K1、K2為比率制動(dòng)的制動(dòng)系數(shù)，軟
件設(shè)定為KI=O．5，K2=O．7。
初次故障時(shí)，0號(hào)變高、中壓側(cè)B相出現(xiàn)有電流，且波形
為正弦波，三相差電流較小，后備保護(hù)啟動(dòng)，未達(dá)到差動(dòng)保
護(hù)動(dòng)作條件，差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作。
當(dāng)205線路保護(hù)切除故障，系統(tǒng)恢復(fù)正常，重合閘動(dòng)作
再次重和于205線路時(shí)，從保護(hù)裝置(PST_1 202 A)動(dòng)作報(bào)
告：0號(hào)變保護(hù)A相差流5．547 A，制動(dòng)電流7．4 A；B相差流
5．428 A，制動(dòng)電流6．899 A，C相差流O．2 A，制動(dòng)電流0．6
A。從軟件分析有二次諧波含量A相為18．9％，B相為15．2
％，均小于20％。A、B相滿足差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作條件。
0號(hào)變差動(dòng)保護(hù)A套(諧波制動(dòng)原理)：0 ms后備保護(hù)
啟動(dòng)，1 144ms差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，1 171 ms差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口
跳0號(hào)主變高中壓側(cè)開關(guān)。見動(dòng)作時(shí)序圖3。
故障起始
1 14 Ills差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，因檢測到電流波形不對稱而閉
鎖差動(dòng)保護(hù)。
通過對一、二次設(shè)備的檢查分析，查明一次故障點(diǎn)并消
除。同時(shí)重點(diǎn)對保護(hù)CT伏安特性、5％誤差曲線測試及保護(hù)
裝置試驗(yàn)正常，保護(hù)裝置小CT疊加交、直流試驗(yàn)未出現(xiàn)飽
和現(xiàn)象。實(shí)際測試二次負(fù)載阻抗為2．7 n 左右，二次負(fù)載阻
抗稍偏大，整個(gè)二次系統(tǒng)未見異常。
從保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖和0號(hào)變保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告分析，
初次故障切除至恢復(fù)過程中，0號(hào)變差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作，為什
么在重合閘動(dòng)作重和于205線路故障時(shí)，0號(hào)變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)
作呢?這便是本文重點(diǎn)分析的地方。
4 0號(hào)變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析
從電力系統(tǒng)分析【3]：我們知道，電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障
萬方數(shù)據(jù)
106 水電站機(jī)電技術(shù) 第34卷
時(shí)，短路故障電流由短路電流的強(qiáng)制分量和自由分量組成。
其強(qiáng)制分量與外加電源電勢有相同的變化規(guī)律，也是恒幅
值的正弦交流 習(xí)慣稱周期分量。而自由分量與外加電源無
關(guān)，它是按指數(shù)規(guī)律衰減的直流，亦稱非周期電流。非周期
電流初值的大小同短路發(fā)生的時(shí)刻有關(guān)，亦即與短路發(fā)生
時(shí)電源電勢的初始相角(或合閘角) 有關(guān)。
為了說明非周期電流對保護(hù)的影響，我們從前后兩次
故障錄波數(shù)據(jù)波形和故障B相電壓波形，進(jìn)行分析。見圖
4、5、6、7。
3Uo ～一一?～、 ／ p- 一 一 一? ?一? ? 一?一
＼ ／ ／ jr ＼ ／V’
／＼ ???√、''、 ／＼／＼／、《 ／、
Ua ＼／＼ 、 、 、． ，、、 、| ／＼ 廠、，
Io 一一? 一? 一 一? 一? 。一～ ．．．一 ? ?～ ；? 一?一一，
3
～ ? ? ＼． ，
、 ／ ．～一 一～一一～～一
Ic ?——? 一一 ?一一 ～ ’ 一一一?一’一～ 一一 ～
Ib ～ 一一～一／ ／ ＼ ／～．。 一～?一～一薹? ～一
Ia ? ～ ，，一 ? 一 一 ～ ～～? —— 一 — 一。 一
T(ms) 一40 ?20 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Ic2
Ib2
Ia2
1cl
Ib1
Ia2
圖4第一次故障0號(hào)變錄波波形
一 、一蠼釜 囂 一一? ? ～ ～ ～～ 螽莓
_一 ／_ r ■ _■ ■
～ 蒜＼ ’ 鬻 一～一腳蜘— 萌一 0～
一 一 ： ?
T(ms、一40 20 0 20 40 60 8O 1O0 120 140
圖5第二次故障時(shí)0號(hào)變錄波數(shù)據(jù)及波形
其中，圖4第一次故障時(shí)0號(hào)變錄波報(bào)告說明：00ms
后備保護(hù)啟動(dòng)(高壓側(cè)HB3 CPU2 o模擬量通道：
Ub
／n＼ ／^＼
7 ＼ ／ ＼
『 1 ， ’
＼
＼ ＼～。 |
f V 、
Ub
63。7。
圖6第一次故障B相電壓波形
●
● 一 L
● 一 I、
l
一
I 1
＼ ＼
＼ ●
31．6 a。
圖7第二次故障B相電壓波形
Ia=／b=Ic=17．00 A／格，3Io=17．00 A／格，／o，=17．00 格，
Ua=Ub=Uc=156．O0 V／格3Uo=321．01 V／格。，a、兒、，c為0號(hào)
變高壓側(cè)電流，3／0為零序電流， 、 、 為0號(hào)變高壓側(cè)
電壓。
圖5第二次0號(hào)變故障錄波報(bào)告：00 ms差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)
(差動(dòng)保護(hù)13 CPU1)，27 ms差動(dòng)保護(hù)出口(差動(dòng)保護(hù)13
CPU1)。Icda=5．547 A，ledb=5．428 A，Icdc=O．227 A，hda=
7．417 A，Izdb=6．899 A，Izdc=O．668 A，la2=O．599 A，／b2=O．486
A，Ic2=0．158A。模擬量通道：la1=lb1=Ic1=la2=lb2=Ic2=31．00 A／
格，其中／al、／bl、／cl為0號(hào)變高壓側(cè)電流，Ia2、／b2、／c2為0
號(hào)變中壓側(cè)電流。
圖4、5兩次故障錄波數(shù)據(jù)及波形可以分析：第一次故
障時(shí)，B相故障電流波形為正弦波，但有偏移現(xiàn)象，說明除
有短路電流周期分量外，還存在有一定的非周期直流分量
(在母線保護(hù)錄波中也發(fā)現(xiàn)有很大的直流分量)，其非周期
直流分量的大小是影響電流波形偏移的主要原因。而第二
次故障時(shí)，B相故障電流波形為什么會(huì)偏移和畸變呢?
從圖6、7兩次故障電壓波形可以分析得出：第一次故
障B相電壓波形，短路初相角為63．7。
備注：左邊光標(biāo)為電壓過零時(shí)刻，右邊光標(biāo)為故障初發(fā)
時(shí)刻度，最大非周期分量約為穩(wěn)態(tài)電流幅值的44％，一次電
流非周期分量最大幅值為0．44。當(dāng)?shù)诙沃睾嫌贐相故障
時(shí)，初相角為31．6度，最大非周期分量約為穩(wěn)態(tài)電流幅值的
85．2％，。其一次電流非周期分量最大幅值為0．852。因一次
統(tǒng)時(shí)間常數(shù)較大、衰減較慢，對cT暫態(tài)特性造成影響，使
CT二次電流波形出現(xiàn)畸變。
在這里引用《外部故障切除時(shí)TA局部暫態(tài)飽和圖8：
cT傳變電流波形對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響及對策》論文中
萬方數(shù)據(jù)
第3期 彭鵬，等：線路故障重合時(shí)對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響分析 107
試驗(yàn)結(jié)果 。測試CT電流傳變特性試驗(yàn)中，分別加交流，疊
加直流和交流，并調(diào)整它們的幅值進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)交、
直流幅值變化對CT傳變電流特征存在有相位差或波形畸
變的影響。圖8為工頻分量與非周期分量數(shù)量級(jí)相當(dāng)，二次
電流特征與平常所見到的外部故障電流下的CT暫態(tài)飽和
特征相似。表2為電流互感器所反映的電流特征。
0 O．02 0．04 0．O6 0。O8 f，s
(b)AC：15A，DC：8A
圖8 CT傳變電流波形
表2 電流互感器測試表
因此，當(dāng)205線路開關(guān)重合于永久性故障時(shí)，短路初相
角小，產(chǎn)生非周期直流分量較大，從而使0號(hào)變保護(hù)CT傳
變特性受到影響，在CT二次電流傳變過程中出現(xiàn)波形偏移
和畸變，是導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的主要原因。
另外，0號(hào)變主變高壓側(cè)CT隨GIS一并投運(yùn)，已近30
年。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，原有四組CT不能滿足變壓器保護(hù)、母
差保護(hù)及安穩(wěn)等裝置獨(dú)立使用要求，其CT二次側(cè)存在負(fù)載
串聯(lián)使用，同時(shí)變壓器保護(hù)所用CT為600／5，50 VA，受安裝
位置影響，二次負(fù)載阻抗偏大，在一次短路電流包含很大非
周期分量的情況下，對CT傳變特性有一定影響，這是導(dǎo)致
差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的問接原因。
綜上分析：在205線路重合于近區(qū)B相永久性故障時(shí)，
因非周期直流分量較大，CT特性不好，二次負(fù)載阻抗偏大，
使0號(hào)變變高壓側(cè)故障電流在傳變過程中出現(xiàn)波形畸變引
起差流，同時(shí)電流中二次諧波分量未達(dá)到整定閉鎖值，從而
造成A套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。
5解決對策
針對本次故障所引起的變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況，應(yīng)
采取以下有效措施，避免線路重合閘重和于變壓器近區(qū)故
障時(shí)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。
(1)將0號(hào)主變高壓側(cè)保護(hù)CT變比由600／5，50VA改
為1 200／5，100 VA，避免cT共用、二次阻抗偏大帶來的傳
變誤差。從而能真實(shí)反映一次實(shí)際故障電流，保證CT電流
特征在傳變過程中不出現(xiàn)波形畸變或相位差現(xiàn)象，保證保
護(hù)正確動(dòng)作。
(2)在滿足保護(hù)靈敏度的前提下，將諧波制動(dòng)原理的差
動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)系數(shù)(Nee=0．15～0．2)，由原來的0．2降
低至0．15，以提高變壓器差動(dòng)保護(hù)抗區(qū)外近區(qū)故障能力。
(3)整體改造GIS設(shè)備，采用抗暫態(tài)飽和特性較好的
CT，將二次繞組分離獨(dú)立工作，徹底解決老設(shè)備上存在的問
題。
(4)變壓器差動(dòng)保護(hù)的軟件需做進(jìn)一步改進(jìn)。
6 結(jié)論
變壓器外部故障切除后產(chǎn)生的電壓恢復(fù)性涌流可能會(huì)
造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。在重合閘重和于永久性故障時(shí)，受合閘
角、故障非周期分量的影響，易使CT傳變特性發(fā)生變化，合
閘角越小，非周期直流分量越大，造成波形畸變和偏移就越
大，從而導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的可能性越大。保護(hù)的安
全性并非只與保護(hù)裝置本身的性能有關(guān)，它關(guān)系到一、二次
設(shè)備全局系統(tǒng)工程，這點(diǎn)應(yīng)引起保護(hù)專業(yè)人員的注意，同時(shí)
也應(yīng)加強(qiáng)對變壓器差動(dòng)保護(hù)抗區(qū)外近區(qū)故障能力的研究。
參考文獻(xiàn)：
【1】張曉宇，畢大強(qiáng)，蘇鵬聲．變壓器外部故障切除后差動(dòng)保護(hù)
誤動(dòng)原因的分析U】．繼電器，2006，34(1)：5-9．
【2】浦南楨，瞿學(xué)鋒，袁宇波，等．P級(jí)TA飽和對數(shù)字式比率
制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)的影響U】．電力自動(dòng)化設(shè)備，2003，23
(4)：76—8O．
【3J何仰贊，溫增銀．電力系統(tǒng)分析【M】．武漢：華中科技大學(xué)
出版社，2002．
【4】袁宇波，陸于平，許揚(yáng)，等．外部故障切除時(shí)TA局部暫態(tài)
飽和對變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響及對策Ⅱ】．中國電機(jī)工程
學(xué)報(bào)，2005，25(10)：12—17．

網(wǎng)友評論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

06-05