一起500kV自耦变零差保护误动原因分析

2022-09-11

自耦变压器与同容量的普通变压器相比, 具有耗材少、造价低、损耗小、极限制造容量大等优点, 所以在超高压大容量系统中应用广泛[1]。由于单相接地是三相自耦变压器, 尤其是单相式超高压自耦变绕组的主要短路类型, 变压器纵差保护采用的是相电流, 而变压器发生内部单相接地故障时灵敏度比较低, 为了提高自耦变压器内部接地故障时保护的灵敏性, 装设零序电流差动保护[2]。本文就对一起由厂家内部控制字整定不当, 造成500kV单相式自耦变压器在区外故障时误动的原因进行了详细分析, 并提出了防止保护误动的建议。

1 保护配置及动作情况简介

2006年5月2日, 某500kV线路发生单相瞬时接地故障并重合成功, 与此同时500kV某站#3主变微机保护中的两套零序比率差动保护动作, 跳开主变各侧开关。500kV自耦变主接线及零序差动保护CT配置图如图1所示。

2 微机零差保护基本原理

该微机零序比率差动保护动作方程如下:

其中I0cdqd为零序比率差动起动定值, I0d为零序差动电流, I0r为零序差动制动电流, k0bl为零序差动比率制动系数整定值, In为TA二次额定电流。I0H、I0M、I0cw分别为I侧、II侧和公共绕组侧计算后零序电流 (如公式2) , 当满足公式1时, 零序比率差动动作。

其中I01、I02、I03、I0cw如图1所示, 图示电流方向为当K (1) 发生单相接地故障时电流方向。I04为Ⅱ侧2支路电流, 在本文中无该支路 (I04、K04ph均为零) 。K*ph为零差调整系数, 计算公式如公式3

式中:K*TA为需要计算平衡系数侧的TA变比, KTA-max为变压器零差用TA变比的最大值, KTA-min为变压器零差用TA变比的最小值。即计算方法为以各侧中TA变比为最小的一侧为基准, 其平衡系数为1, 其它侧放大。

3 现场检查及动作分析

现场对主变本体及油样进行检查未发现异常。根据主变保护提供的故障电流打印波形, 发现在某线路发生故障同时, 流经变压器保护的零序差流为0.25In (保护定值为0.2In) , 从装置中打印的零差电流波形如图2, 因此变压器零差保护动作, 但差动电流为零。

从5032保护录波报告 (如图3) 中发现, 流经5032保护电流也存在零序分量, 但在主变保护零差录波图中Ⅰ侧2支路零序电流为零, 至此初步判定零差保护误动。

现场做通流试验: (1) 根据以上分析, 在5031、5032电流回路串接加入一个穿越性1A电流, 差动保护不动而零差保护动作, 与实际动作情况一致。这样确定该主变保护为区外故障, 零差误动。为了进一步查找原因, (2) 在5031开关支路加1A电流, 零差、比率差动均动作; (3) 在5032开关支路加1A电流, 比率差动动作而零差不动;至此我们得出5032支路电流没有计入零差电流。现场打印定值单发现I侧2支路 (5032开关支路) 零差调整系数为0, 即K04ph为零, 导致了装置将I侧2支路电流不参与零序差动保护计算 (见公式2) , 从装置中打印定值结果如下:

4 事故原因分析

该主变保护在误动前不久进行程序升级, 程序升级是对变压器保护配置应用进行规范、简化。规范后的配置均要求如比例差动保护斜率、二次谐波制动系数、I侧为一个半开关接线等定值进行固化处理, 这些定值不出现定值的设置中, 并且在显示和后台通信中也不体现, 只有通过厂家专业调试软件下载典型定值 (典型定值已经完全按照用户要求设定) 的方式才能进行整定。

而本次I侧2支路的零差不平衡系数为0的原因是因为厂家工作人员在现场工作的疏忽, 没有按照厂家内部关于升级的流程要求, 在固化保护程序后未下载典型定值, 导致装置中“I侧为一个半开关接线”定值为“0”, 没有整定为“1” (此项定值只影响零差保护, 并不影响差动保护) , 从而使得保护装置自身计算出“零差I侧2支路调整系数”为0, 造成区外故障主变零差保护误动。