黃興，楊琳琳，韓濤，王寧

（國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司，山東萊蕪271100）

35 kV主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)誤動作事故分析

黃興，楊琳琳，韓濤，王寧

（國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司，山東萊蕪271100）

某35 kV變電站一10 kV出線故障，造成1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)誤動作跳開10 kV高壓側(cè)后備保護(hù)分段開關(guān)。通過理論計(jì)算及定值分析，發(fā)現(xiàn)保護(hù)越級動作的主要原因是主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值設(shè)置不合適。當(dāng)負(fù)荷電流較大時，有可能出現(xiàn)主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)先于線路保護(hù)動作的情況。

主變壓器；高壓側(cè)后備保護(hù)；相間短路；定值

0　引言

高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖方向過電流保護(hù)因外部相間短路引起的過電流而動作，它可作為變壓器內(nèi)部相間短路故障時差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)，也可作為其他側(cè)的后備保護(hù)［1］。繼電保護(hù)裝置必須滿足可靠性、選擇性、速動性、靈敏性的基本要求，正確而合理的整定計(jì)算是實(shí)現(xiàn)上述要求的關(guān)鍵，是繼電保護(hù)裝置正確發(fā)揮作用，保障電氣設(shè)備安全，維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。結(jié)合一起變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)誤動作事故，分析保護(hù)定值選取原理，為類似故障提供分析和處理思路。

1　故障經(jīng)過

2014-07-18，某35 kV變電站一10 kV出線故障，造成1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)動作跳開10 kV分段開關(guān)，損失部分負(fù)荷。該35 kV系統(tǒng)為單母接線方式，10 kV系統(tǒng)為單母分段接線方式，35 kV 11開關(guān)通過1號主變壓器帶10 kVⅠ、Ⅱ段母線負(fù)荷，2號主變壓器熱備用。10 kVⅠ段母線帶63、65、67開關(guān)運(yùn)行，10 kVⅡ段母線帶64、66、68、610開關(guān)及一組電容器運(yùn)行，如圖1所示。

圖1　某35 kV變電站一次系統(tǒng)圖

15∶46∶47.523，1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)過流I段保護(hù)啟動，啟動值Ic=3.42 A；15∶46∶47.873，10 kV 67開關(guān)過流Ⅱ段保護(hù)啟動，啟動值Ic=6.08 A；15∶46∶48.323，1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)過流I段保護(hù)動作，動作值Ic=4.04A；15∶46∶48.373，10 kV 67開關(guān)過流Ⅱ段保護(hù)動作，動作值Ic=6.4A；15∶46∶49.413，10 kV 67開關(guān)重合閘動作。

2　分析及處理

2.1保護(hù)定值及變比

1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)、低壓側(cè)后備保護(hù)及10 kV 67開關(guān)定值分別如表1～3所示。

表1　1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值

表2　1號主變壓器低壓側(cè)后備保護(hù)定值

表3　10 kV 67開關(guān)保護(hù)定值

2.2原因分析

現(xiàn)場檢查其他運(yùn)行線路未發(fā)現(xiàn)故障信息，檢查站內(nèi)一次設(shè)備未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，初步判斷67開關(guān)故障是導(dǎo)致1號主變壓器保護(hù)動作的主要原因。通過現(xiàn)場裝置故障信息判斷為BC相間故障。現(xiàn)以圖2所示Yd11接線的降壓變壓器為例，分析低壓側(cè)（三角形）發(fā)生B、C兩相短路時在高壓側(cè)（星形）的各相電流關(guān)系。

圖2　短路電流示意圖

由此可求出

根據(jù)變壓器的工作原理［3］，有

將式（2）代入式（3），可得

據(jù)式（4），將67開關(guān)過流Ⅱ段定值歸算至主變壓器高壓側(cè)，有

可見，將67開關(guān)過流Ⅱ段定值歸算至主變壓器高壓側(cè)后，已非常接近主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值3.3 A。因此，在其他線路負(fù)荷較大的情況下，負(fù)荷電流加上67開關(guān)短路電流可能出現(xiàn)達(dá)不到67開關(guān)過流Ⅱ段定值而達(dá)到主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值的情況，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動。

如本故障中15∶46∶48.373，10 kV 67開關(guān)過流Ⅱ段保護(hù)動作，動作值I=6.4 A。代入式（4），歸算至主變壓器高壓側(cè)后可得

即10 kV 67開關(guān)過流Ⅱ段保護(hù)動作時，電流已超過主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)動作定值。

從啟動時間上看，1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)保護(hù)比67開關(guān)早啟動350 ms，可以推斷該段時間內(nèi)67開關(guān)的故障電流未達(dá)到67開關(guān)過流Ⅱ段定值，但其與負(fù)荷電流疊加達(dá)到了1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)電流定值，致使1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)啟動。

根據(jù)上述分析，結(jié)合圖3所示保護(hù)動作時序圖，保護(hù)動作過程可描述如下：某刻，67開關(guān)BC相間故障，而故障電流尚未達(dá)到67開關(guān)過流Ⅱ段定值，故67開關(guān)保護(hù)未啟動，但此時67開關(guān)故障電流與其他出線負(fù)荷電流的疊加達(dá)到了1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)過流I段定值，致使1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)過流保護(hù)I段啟動；350 ms后，67開關(guān)故障電流發(fā)展至超過過流Ⅱ段定值，67開關(guān)過流Ⅱ段保護(hù)啟動；800 ms后，達(dá)到1號主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)過流I段I時限（800 ms），保護(hù)動作，并跳開低壓側(cè)分段開關(guān)，但由于67開關(guān)運(yùn)行于Ⅰ段母線，故障并未切除；850 ms后達(dá)到67開關(guān)過流Ⅱ段動作時限（500 ms），保護(hù)動作，67開關(guān)跳閘。

圖3　保護(hù)動作時序圖

文獻(xiàn)［4］對變壓器相間短路后備保護(hù)要求為：作為變壓器相間短路后備保護(hù)的過電流保護(hù)為保證選擇性，其動作電流應(yīng)能躲過可能流過變壓器的最大負(fù)荷電流，即

式中：Krel為可靠系數(shù)，取1.2～1.3；Kr為返回系數(shù)，取0.85～0.95；na為TA變比系數(shù)；IL.max為最大負(fù)荷電流。

最大負(fù)荷電流可按以下情況考慮并取其最大者：1）對并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮容量最大的一臺變壓器斷開后引起的過負(fù)荷電流。2）當(dāng)降壓變壓器低壓側(cè)接有大量異步電動機(jī)時，應(yīng)考慮電動機(jī)的自啟動電流。3）對兩臺分裂運(yùn)行的降壓變壓器，在負(fù)荷側(cè)母線分段斷路器上裝有備用電源自動投入裝置時，應(yīng)考慮備用電源自動投入后負(fù)荷電流的增加。4）與下一級過電流保護(hù)相配合，則

式中：I′op為分段斷路器或與之相配合的饋線過電流保護(hù)的動作電流；Im.L.max為本變壓器所在母線段的正常運(yùn)行最大負(fù)荷電流。

本次故障中并不滿足與下一級過電流保護(hù)相配合的要求，因此出現(xiàn)了主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)誤動的情況。

2.3處理措施

67開關(guān)故障本應(yīng)由該線路本身跳閘，但由于故障點(diǎn)距離較遠(yuǎn)或短路阻抗較大等原因，導(dǎo)致故障電流沒能在故障之初就達(dá)到67開關(guān)過流保護(hù)定值；另一方面主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值偏低導(dǎo)致主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)先于10 kV出線保護(hù)動作，從而沒有保證其選擇性，擴(kuò)大了事故范圍。應(yīng)考慮在靈敏度允許的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值。如果靈敏度不滿足要求，可通過投入復(fù)合電壓閉鎖邏輯，以保障極端情況下故障時保護(hù)裝置動作的選擇性。

3　結(jié)語

通過對某35 kV變電站一起事故跳閘分析，詳細(xì)介紹了10 kV出線過流保護(hù)與主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)定值之間的關(guān)系，并查找出主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)越級動作的原因，制定出相應(yīng)的整改方案。由此可以看出主變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)保護(hù)雖具有靈敏系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，但也因此存在誤動的可能，在整定計(jì)算中應(yīng)予以注意。

［1］張保會，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［2］于永源，楊綺雯.電力系統(tǒng)分析［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［3］劉錦波，張承慧.電機(jī)與拖動［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［4］DL/T 684—1999大型發(fā)電機(jī)變壓器幾點(diǎn)保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則［S］.

Malfunction Analysis of High Voltage Side Backup Protection for 35 kV Transformer

HUANG Xing，YANG Linlin，HAN Tao，WANG Ning
（State Grid Laiwu Power Supply Company，Laiwu 271100，China）

A 10 kV line fault in 35 kV substation caused mal-operation of the high voltage side backup protection of No.1 main transformer，consequently，the 10 kV section switch is tripped abnormally.Theoretical calculation and fixed value analysis indicate that improper setting value of main transformer high voltage side backup protection is the main reason of the override tripping.High voltage side backup protection may act earlier than line protection when the load current is large enough.

main transformer；high voltage side backup protection；phase-to-phase faults；fixed value

TM772

B

1007－9904（2015）10－0074－03

2015-06-27

黃興（1987），男，工程師，從事繼電保護(hù)工作。