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摘要：文章对主变事故跳闸分析，通过矢量分析、异常波形检查及事故现场辅助资源分析排查故障点、消除故障点，以期为相关人员提供运维经验。
关键词：110kV；主变；差动保护；排查故障
引言
继电保护是保证电网安全可靠运行的主要措施之一，任何电力系统元件都不能在无继电保护的状态下运行。变压器纵联差动保护作为主变绕组（相间及接地短路）故障时变压器的主保护能够选择性地快速切除故障主变。考虑到保护配置的交叉性，差动保护的动作区为构成差动保护各侧CT之间的区域，具体包括主变本体、CT与变压器之间的引出线，能够保证区内故障时可靠动作而区外故障时闭锁不动作。但针对一些特殊条件下发生的系统故障，依据主变差动保护动作逻辑保护将发生误动作，以下通过一起110kV变电站#1主变差动保护误动作分析，结合矢量图、故障波形探讨导致区外故障时主变差动保护误动作的各项因素。
1 主变事故跳闸经过
主变的保护配置情况其中RCS-9671C差动保护配置为差动速断保护（保护启动后25ms内动作）、经二次谐波制动的比率差动保护（保护启动后35ms内动作）、中低压侧过电流保护，并且具备CT断线判别功能。
系统故障前110kV系统及三台主变10kV系统部分均为分裂运行状态，10kV分段开关521为热备用状态。23时24分38秒328毫秒系统故障，检测到低压侧c相故障电流为4.245kA，#1主变比率差动保护动作，跳开#1主变变高1101开关、变低501开关，此时10kV 1M失压且501开关CT无流，满足10kV备自投装置动作条件，因此10kV备自投装置动作合上10kV分段521开关。
2 主变事故跳闸分析
站端故障录波器所示，从波形分析可以明显得出：主变高压侧A相电流为B、C相电流的两倍，且与B、C相电流相位相反。主变高压侧电流波形所展示的故障特性相当于低压侧ac相间短路故障，如图1所示。
图2 YN/d-11联接组别变压器d侧ac相短路高低压侧电流矢量关系
通过故障边界条件，以#1主变高压侧电流的幅值和相位特征关系进行矢量分析，仅需考虑正、负序分量无零序分量，正序分量中高压侧滞后低压侧30度，负序分量中高压侧超前低压侧30度，据此反推低压侧的电流幅值、相位关系如图2所示。与实际录波图进行比较发现：波形图中低压侧仅c相有电流，与所绘向量图不符，因此主变低压侧故障相别的判定仍需其他相关辅助信息支持。由于#1主变高低压侧的电流矢量分析出现了矛盾，为了防止录波通道的某一路通道发生故障（如低压侧a相电流），依据其他波形辅助判据，可以通过检查主变高低压侧的差电流情况进行复核。由于#1主变的差动保护为南瑞继保RCS-9671C型，高压侧电流在差动保护软件内部已进行Y-Δ折算（即为全星型接线方式），因此通过相位调整后的高压侧电流标幺值为：’=（-）/；’=（-）/；’=（-）/。
从波形可以得出：高压侧通过电流相位折算后IA’、IC’大小相等相位相反，高压侧电流折算后与低压侧电流进行差流计算仅A相有差流，而B、C相电流叠加后矢量和为零。
结合高低压侧的电流矢量分析及差电流分析得出波形正确与录波器差流计算值吻合，但低压侧仅显示c相有故障电流，而差电流仅A相有电流。
针对这一反常现象，试想是否有区外故障造成穿越性电流导致上述现象产生。为此，检查10kV 1M相关保护间隔，发现10kV馈线F01有保护启动报告，报告显示该条线路C相有瞬时故障电流流过，而故障电流大小约为4.328kA，反观主变差动保护动作录波图，主变低压侧a相流过故障电流同样在4.3kA附近。由此分析可知，产生以上异常波形的原因可能是由于10kV F01故障时C故障电流回流至主变变低a相，即主变低压侧a相存在接地。
通过以上故障电流流向分析，检查主变变低a相的故障点。变低跳闸后经现场检查发现，#1主变10kV母线桥上a相避雷器发生短路故障已烧坏。在小电流接地系统中，当10kV F01发生C相瞬时接地故障时，正常相别的相电压升高（如金属性接地将使得正常相电压升高为线电压），高电压使得主变低压侧a相避雷器发生击穿，故障电流通过大地流向#1主变变低10kV母线桥a相避雷器，由此造成类似于主变低压侧ac相间短路的故障。
通过具体的保护动作情况分析，主要涉及两类保护的保护动作范围（如图3所示）及动作元件，分别为#1主变差动保护RCS-9671C及10kV F01馈线保护RCS-9611C。
图3 #1主变、F01线路保护动作范围
当10kV馈线F01发生瞬时接地故障时，故障电流为4.328kA（二次值为4.328A），10kV馈线F01保护整组起动，过流1段、过流2段保护定值满足动作值而时间不满足动作条件因此未动作。反观10kV F01 C相瞬时接地后，非故障相相电压升高导致#1主变变低10kV母线桥a相避雷器发生击穿，两个接地点通过大地形成通路，致使#1主变A相差流为1.5A（2.2），大于保护起动值满足差动保护的起动条件15ms起动，而此时制动电流较小，满足比率差动保护动作条件35ms #1主变比率差动保护动作跳开两侧开关。
3 主变不对称故障波形特点
以上讨论的YN/d-11主变压器低压侧发生相间不对称故障时相关电气量的变化。然而在系统实际运行中存在多种主变高、低压侧的不对称故障（包括高、低压侧的单向接地、相间故障），相关的电气量将发生规律性的变化。主变高压侧发生单相接地故障时，主变低压侧各相电流的分布情况与高压侧的故障相别有关，主变低压侧相对应于高压侧故障相的滞后相的电流为零，而主变低压侧另外两相电流的大小相等（/）、相位相反。而低压侧电流为零的相别电压最大，低压侧另外两相电压相同。主变高压侧发生相间短路故障时，低压侧三相均有电流，其中主变低压侧对应于高压侧故障相别中的超前相电流值最大（2/），低压侧另外两相的电流值为其1/2且相位与之相反。低压侧电流最大的相别在不考虑主变内部电抗的压降的情况下可将电压视为零，另外两相电压数值相等、相位相反。
主变低压侧发生相间短路故障时（本次故障），高压侧三相均有电流，其中主变高压侧对应于低压侧故障相别中的滞后相电流值最大（2/），高压侧另外两相电流值为其1/2且相位与其相反。高压侧电流最大相别如不考虑主变内部电抗的压降的情况下可将电压视为零，另外两相电压数值相等、相位相反。
4 结束语
作为电力工作人员，对常见电力系统故障波形的分析已然非常熟练，能够娴熟地处理常规的事故跳闸。但对于异常事故跳闸报告的波形分析能力较为欠缺，对于该类故障的分析应该要有局部、区域电力网络的全局观，继电保护装置运维人员应该具备处理该类事故事件问题的技术技能，并且能够深入了解区域电力系统在各种运行方式下发生各种类型故障时所涉及的相关电气量的变化规律及特点，为电力系统安全稳定运行提供技术保障。
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论文作者:陈虹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/23
标签：电流论文; 故障论文; 低压论文; 高压论文; 波形论文; 动作论文; 差动论文; 《电力设备》2017年第25期论文;