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变压器区外故障引起差动保护误动事故的分析

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/6/19 16:14:00   

 关键词:  差动保护 变压器 误动

[摘  要]本文运用相量图和短路电流复合序网络图的方法综合分析了变压器差动保护误动的原因,并针对误动原因提出了相应的对策。
[关键词]差动保护 误动 分析

1.主变差动保护

庐江变电所#2主变压器,系容量为120MVA的三绕组变压器,型号SFPSZ9-120/220,Yn/Yno/d11接线,变比为220kV/110kV/35kV,额定电流比为315A/573A/900A。变压器差动保护为电磁型,其执行元件为LCD-16型差动继电器,最小动作电流整定为50%Ie。

2003年5月16日,#2主变差动保护动作,在区外C相接地故障时跳开各侧断路器,中断70MVA负荷的供电7min。当时为阴雨天气。事后经试验检查发现,#2主变压器差动保护的220kV侧差动TA二次A相电缆末端(X411)芯线绝缘在施工时破损(由TA出口至TA端子箱的电缆),由于阴雨天气,致使X411导线与TA外壳接地。

2.事故原因分析

2.1区外故障时主变差动回路电流分布

当主变差动保护220kV侧差动TA二次A相电缆末端X411发生接地,此时220kV侧区外C相接地故障时,流入主变220kV侧差动TA中电流可看作两个分量的叠加,即故障时负荷电流和接地短路时的零序电流的叠加。现对两个电流分量分别进行分析:

图1 区外故障时差动回路负荷电流分布

图1(原5)为TA二次A相末端接地并发生区外故障时主变差动回路负荷电流分布图,主变高压侧差动回路电流:

主变中压侧差动回路电流:

主变低压侧差动回路电流:

所以TA二次A相末端接地并发生区外故障时,若不考虑不平衡电流的影响,则流入A、B相差动继电器的电流均为0,即:

而在C相差动回路中将产生差电流

如图2(原6)所示为TA二次A相末端接地并发生区外故障时主变差动回路电流相量图。

图2 区外故障时差动回路负荷电流相量图

图3 区外故障时差动回路零序电流分布

2.2.2区外故障时差动回路零序电流分布,图3(原7)为TA二次A相末端接地并发生区外故障时主变差动回路零序电流分布图。主变高压侧差动回路零序电流:

主变中压侧差动回路零序电流:

主变低压侧由于为三角形接线,故低压侧差动回路中无零序电流。所以主变差动回路各相零序电流分别为:

即C相差动回路中有零序电流存在,其数值为220kV侧C相零序电流二次值。

图4 区外故障时短路电流复合序网图

2.2.3区外故障时差动回路C相零序电流与负荷电流的相位关系,如图4(原8)所示为区外故障时短路电流复合序网图。我们在分析时,只考虑阻抗的电抗分量,而忽略其电阻分量。其中,Esc为系统等值电源电势,X1sc、X2sc、X0sc分别为区外故障时系统至故障点之间的等值正序电抗、负序电抗和零序电抗,XT为故障点至主变接地中性点之间的零序电抗。由序网图可知:

式中,流经主变零序电流为:

由上式分析可知:流经主变零序电流与短路电流正序分量同相,也与C相负荷电流同相。

2.2.4区外故障时差动回路电流。TA二次A相末端接地并发生区外故障时主变差动回路电流为:

由于同相位,所以两者之间相量之和也即数值之和,区外故障时C相差动回路总电流相量图如图5(原9)所示:

由相量图分析可知:在TA二次A相末端接地并发生区外C相接地故障时,C相差回路将流经较大电流,使得主变差动保护误动作。可见,庐江变TA二次A相末端接地是本次事故的直接原因,区外C相接地故障是本次事故的激发因素。同时还存在着变压器区内C相故障时主变差动保护拒动的隐患。

3对事故防范对策

3.1严把验收质量关

通过事故后认真分析,认为造成此次事故的主要原因是基建工程中质量把关不严,未按要求截取电缆及作电缆头。因此,必须加强新建及扩建工程的验收把关工作,严格按“二次设备验收规程”把好继电保护验收关;

3.2做好回路绝缘检测工作

虽然事故前保护检验中测定电流互感器二次回路的绝缘均满足要求,但今后对电流互感器二次回路的绝缘要求仍不能放松。在投产前或大修后,均应用1000V摇表测量各芯线对地及其间的绝缘;

3.3加强对设备的运行管理

严格执行有关规程的规定,对新投产或大修后的差动保护,在投运前应在出口作通流试验。要求外加电流值与通入保护中的电流值一定相等。

4 结束语

差动保护是变压器的主保护,大型变压器差动保护的误动或拒动,均会影响系统的安全稳定运行,影响对用户的供电,造成很大的经济损失。影响变压器差动保护动作可靠性的因素很多,除了本文所述之外,差动回路接线不正确、TA特性不良、调整不当、整定值不合理及保护继电器性能不良等,均会造成不正确动作。因此,我们要从事故中汲取教训,举一反三,提高差动保护动作可靠率和电网的稳定运行水平。

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