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摘要：文章针对一起220 kV 变电站发生的一起110 kV 出线单相接地故障，引起主变差动保护误动作。通过分析保护动作顺序和录波波形，查找主变差动保护误动作的原因，并在线路检修的状态下对分析结果进行试验验证，最终确定了导致保护误动作的故障点。
关键词：220 kV；变压器；差动保护；故障
引言
电力系统的发展是近些年体现我国综合实力的标准，也是从改革开放到现代发展的一个里程碑，任何行业的发展都离不开电力系统的推动，可以说是对国家经济和社会发展有着直接关系，但是对于电力系统继电保护的运行安全稳定却是现在关注的主要问题，如何科学利用继电保护，确保电力系统运行的安全稳定变得异常重要。[1]下文针对某220 kV 变电站发生的一起110 kV 出线单相接地故障，通过分析保护动作顺序和录波波形，查找主变差动保护误动作的原因，并在线路检修的状态下对分析结果进行试验验证，最终确定了导致保护误动作的故障点。
1 事故发生经过分析
某 220 kV 变电站有#1、#2 两台主变，220 kV 和 110 kV 为双母线接线方式，均为并列运行，10 kV 为单母分段接线方式，处于分裂运行，#1主变高压侧与中压侧中性点接地，#2主变不接地，110 kV 某甲线长20.68 km，充电运行本侧重合闸退出。#2主变配置主后一体保护 PST-1200 和 RCS-978E 及非电量保护 RCS-974。
2018年 6 月 19 日 08：48：00，受鸟害影响，该变电站 110 kV 某甲线 17.92 km 处发生 B 相接地故障，#2主变保护 RCS-978E 差动保护动作，跳开主变三侧开关，0.6 s 后 110 kV 某甲线接地距离二段动作切除故障。事故发生后，继保人员调取了故障录波图，判断在区外故障时，#2主变PST-1200 正确不动作，RCS-978E 不正确动作。
2 录波图分析
现场提取 RCS-978E 保护装置录波如图 1，图中 IACD1、IBCD1、ICCD1分别代表 A、B、C 三相差流，IA1、IB1、IC1、I01分别代表 2 号主变高压侧 A、B、C 三相电流和零序电流，IA3、IB3、IC3、I03分别代表2 号主变中压侧 A、B、C 三相电流和零序电流，主变低压侧电流基本为 0，不影响本文分析，不予列出。
#2主变 RCS -978E 差动保护定值为 0.4Ie（0.504 A），差动速断定值 5Ie（6.3 A），比率制动系数 0.5，制动电流第一拐点 0.5Ie，第二拐点 6Ie，第一折线斜率 0，第三折线斜率 0.75，可做出稳态比率差动保护的动作特性，并使用故障录波分析软件 CAAP2008X 对动作过程中 ABC 相差流进入动作区的过程进行分析。[2]
图2 正常运行状态差流（A）
2.2 故障至主变三侧跳开前的录波图分析
正常运行方式下 #1主变高压侧与中压侧中性点接地，#2主变不接地运行。故障时 #1主变可以正确传变零序电流，意味着#1主变三侧开关及所属母线的线路间隔所供电流与 110 kV 某甲线故障电流基本一致。110 kV 出线故障至主变三侧跳开前，#2主变 RCS-978E 保护 C 相差流进入稳态差动动作区内如图 3，区外故障主变保护出线差流，需要对#2主变在区外短路时的电流进行理论分析，由于 #2主变不能传变零序电流，三侧开关及所属母线的线路间隔非故障相电流是由正序分量、负序分量叠加合成得到。根据单相接地故障时复合序网图如图 4，110 kV 某甲线 B 相接地故障时的特征量为 IB1=IB2=IB0，向量图见图 4。
图4 B 相接地故障时不接地间隔电流向量图
由向量图可以看出，#2主变高、中压侧均应只有正、负序电流而不应有零序电流，且 AC 相正电流方向相同与 B 相电流方向相反，AC 相电流之和与 B 相电流大小相等。主变高压侧的录波图显示符合该向量分析结果，但是中压侧的录波图显示虽然 AC 相正电流方向相同与 B 相电流方向相反，但 AC 相电流之和与 B 相电流大小不相等，且出现了较大的零序电流。[3]不接地变压器中压侧出现零序电流，说明主变中压侧一次或者二次上出现了接地点。
2.3 主变三侧跳开后的录波图分析
#2主变三侧跳开后的录波图显示，主变高压侧三相电流已经为零，主变中压侧 AB 相电流为零，C 相电流与零序电流大小相等，相位相同。由于#2主变三侧的一次已经断开，而中压侧仍然存在零序电流，说明该零序电流是从中压侧 C 相二次回路串入的。
为验证是否只是主变中压侧 C 相二次回路串入电流造成的 RCS-978E 差动保护误动，使用录波分析软件编程滤除中压侧零序电流后，做出#2主变三相差流全过程动作轨迹，可见轨迹均在动作区外，从而进一步确认之前分析的结果。
3 故障排查
根据录波图分析结果，误动主要原因是二次串入了电流造成的，因此有必要对#2主变 RCS-978E 保护中压侧 C 相电流二次回路进行排查。继保人员对保护装置电流回路二次接线正确性进行检查，保护电流二次回路接线正确，主变差动保护主控室一点接地。对电缆的绝缘电阻进行了检查。[4]甩开 102 端子箱、RCS-978E 保护屏102 电流二次线，用 500 V 兆欧表测量各芯对地以及各芯线之间的绝缘电阻满足规范要求。甩开102 端子箱、CT 二次接线盒电流二次线，用 500 V兆欧表测量各芯对地绝缘电阻满足规范要求；测量各芯线之间绝缘电阻时，发现 1 号芯（2CS2）与 10 号芯（3CS1）绝缘电阻为 0。其中 1 号芯连接测量绕组的中间抽头和端子箱，10 号芯连接保护绕组（3CS1）和端子箱，经解剖电缆发现，该相邻芯绝缘出厂时已损坏。
4 原因分析
测量绕组空抽头 2CS2 与保护绕组 3CS1 粘连是造成本次事故的主要原因。主变差动保护 CT 二次接地点在主控室保护屏接地，测量绕组空抽头2CS2 与 3CS1 粘连后通过测量绕组在端子箱接地，造成 CT 差动电流保护回路两点接地。测量绕组拐点电压低是造成本次事故又一重要原因。经现场做测量绕组的伏安特性试验发现，拐点电压为 24 V，在发生一次设备接地故障时，变电站接地网中流过很大的零序电流，从而引起变电站不同接地点存在电位差，当测量绕组接地点与保护绕组接地点之间的电位差大于 24 V 时，CT 测量绕组迅速饱和，励磁阻抗急剧减小，为电流流通提供了通道。[5]本次线路发生单相接地故障时，#2主变中压侧 C 相电流因此串入零序电流，造成主变保护差流增大，导致差动保护误动。具体二次回路见图 5，图中虚线表示同一根电缆中的两根芯导通，箭头线为串入的电流通路。
图5 本次故障电流二次回路
5 结束语
综上所述，通过分析区外故障不接地主变差动保护误动作录波图，揭示了误动主变中压侧 C 相二次回路串入零序电流是差流形成的原因，而零序电流形成的原因是不同接地点之间在故障时存在电位差，并根据分析结果排查出故障电缆，找到故障点消除了缺陷。由分析可知继电保护正确发挥作用的关键除了保护装置的软硬件质量过关外，另一个决定性因素是具备能够正确测量、传递电力系统一次运行状态的二次回路，因此运维人员应严格按照相关规程规范和标准，加强电流、电压、控制等二次回路的验收和维护，才能杜绝此类问题的再次发生。
参考文献：
[1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护：第 2 版 [M] .北京：中国电力出版社，2010：3-4.
[2] 何仰赞，温增银.电力系统分析（上册）：第 3 版 [M] .武汉：华中科技大学出版社，2002：202-204.
[3] 高鹏宇 . 继电保护故障信息分析处理系统在电力系统中的应用 [J]. 技术与市场，2014，04：12~13+15.
[4] 孙春雨 . 电力系统继电保护不稳定的原因分析及事故处理措施研究 [J]. 科技创新与用，2015，10：147~148.
[5] 飞飞，巴特，王莉 . 电力系统中继电保护隐性故障分析与改进措施 [J]. 电子制作，2015，06：215.
论文作者:许学儒
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/21
标签：电流论文; 故障论文; 绕组论文; 回路论文; 差动论文; 中压论文; 测量论文; 《河南电力》2018年21期论文;