徐建友, 趙勇囈, 趙創(chuàng)業(yè)
(國網淮北供電公司, 安徽 淮北 235000)
主變差動保護動作跳閘是電力系統(tǒng)中影響供電可靠性的重要因素之一,主變保護拒動或誤動是繼電保護二次專業(yè)應嚴禁發(fā)生的事件之一。影響主變差動保護動作原因很多,對智能變電站中的主變保護涉及的因素更多。因此對此次主變差動保護動作行為進行分析,找出該主變差動保護開關動作和不動作的原因很重要。
2019年10月24日19∶37分,某公司調控監(jiān)控臺發(fā)現(xiàn)某110千伏變電站#1主變B套保護PCS-978T1-DA-G比率差動、工頻變化量差動保護動作,跳開兩側開關;A套保護PCS-978T1-DA-G僅啟動未動作。初步判斷該主變保護動作異常(誤動或拒動)。隨后變電檢修一、二次檢修專業(yè)人員趕到該變電站現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)在該主變低壓側一分支101開關CT繞組處CT繞組兩側都有放電的痕跡且有一只已燒死的動物,初步判斷是因開關柜出線倉內封堵密封不嚴導致動物進入而導致短路故障。但該主變保護為什么B套差動動作而A套差動不動作?值得進一步分析,確保二次虛回路、保護配置及裝置原理的正確性,避免該主變差動保護出現(xiàn)誤動或拒動發(fā)生。
影響主變差動保護動作的原因很多,常見的有以下幾個方面:
(1)護保護范圍內有故障將導致差動動作或區(qū)外故障導致CT飽和造成差動保護動作;
(2)二次回路導致差動保護動作,如CT回路異常、CT開路或SV虛回路配置異常等;
(3)勵磁涌流及和應涌流等諧波和非周期分量導致差動保護動作或躲勵磁涌流的措施不力導致差動保護動作;
(4)主變差動保護定值整定不正確導致差動保護動作。
從以上主變差動保護動作原因初步不能確定該變壓器差動保護動作和不動作是正確的,必須結合以上原因逐條分析。
在變壓器差動保護中,對差流進行勵磁涌流特征進行分析判別,在實際工程應用中有以下三種,分別是二次諧波含量高、波形不對稱和波形間斷角比較大的三種特征原理[1],尤其是前兩種應用最為普遍。本主變差動保護PCS-978T1-DA-G(南瑞繼保公司生產)A、B套分別采用的是二次諧波含量高和波形不對稱識別勵磁涌流的方法來躲過勵磁涌流的方法制動差動保護的原理[2]。這里重點說明一下該兩種識別涌流原理。
二次諧波制動原理是利用流過差動保護的電流中的二次諧波電流作為制動量,區(qū)分出差動電流是內部故障的電流還是勵磁涌流,實現(xiàn)勵磁涌流閉鎖的。當二次諧波制動系數K值大于保護裝置整定的值閉鎖差動保護。該制動系數通常整定15%。
波形對稱制動原理是利用流過差動保護的電流進行波形對稱算法,將差動電流中的故障的電流和勵磁涌流區(qū)分開來,將差流進行差分算法濾除電流中的直流成分,然后比較每個周期內的差電流的前半波與后半波的量值,當不對稱系數K大于整定的值閉鎖差動保護來實現(xiàn)差動保護閉鎖的。該不對稱系數通常整定為0.5。
主變保護裝置定值表如圖1所示。
圖1 主變保護裝置定值表
主變保護裝置的虛回路圖如圖2、圖3、圖4所示。
圖2 主變保護IED設備信息關聯(lián)圖
從主變保護裝置的兩套保護二次虛回路圖來看未發(fā)現(xiàn)不一樣的地方,可以肯定該主變保護兩套動作行為不同與保護配置文件(SCD、ICD)沒有關系。
從以上的定值初步發(fā)現(xiàn)該主變A套差動保護采用二次諧波制動原理躲勵磁涌流,B套差動保護采用波形對稱原理區(qū)分勵磁涌流和故障電流的制動方法躲勵磁涌流。這可能是該主變保護兩套保護動作行為不同的原因。但需要進一步進行差流波形二次諧波成分和波形對稱性分析才能找出真正的原因。
首先對兩套主變保護的差動波形進行分析。
圖5是從現(xiàn)場調取的該主變保護動作波形,下面分別對A套保護差流的二次諧波分量和B套保護差流波形對稱性進行分析。
由圖5可見,保護啟動前,低壓側B相電壓跌落至12~14 V,A、C相電壓升高至線電壓,符合B相單相接地故障特征;保護啟動時刻,高壓側三相電流突然上升、低壓側三相電壓跌落同時至10 V以下、低壓側三相電流沒有明顯變化,符合低壓側區(qū)內三相短路故障特征;約14 ms后,低壓側三相電流相繼上升,表明此時故障由區(qū)內三相短路開始轉為區(qū)外三相短路。注:啟動后第14 ms時刻,低壓側A相電流還沒有立刻變化、BC相電流也沒有立刻達到最大值,啟動后第14~26 ms期間為區(qū)內外故障共存區(qū)間;啟動后第26 ms以后,故障轉為區(qū)外。
圖5 故障過程的電流電壓
(注:以下分析波形,圖6、7、8,圖9、10、11的橫坐標時標為:波形起錄時刻為0 ms,保護啟動時刻為第60 ms;區(qū)內故障期間,A、B套差動保護均已可靠滿足比率差動制動特性曲線。)
分析B套保護動作波形,波形對稱計算方式波形如下:
圖6 B套保護A相差流波形識別判據計算值 圖7 B套保護B相差流波形識別判據計算值
圖8 B套保護C相差流波形識別判據計算值
B套采用波形識別判據判別,區(qū)內故障期間,B套B相波形識別判據滿足動作條件,涌流開放;差動保護動作跳閘出口。
A套保護動作波形,A、B、C相差流的二次諧波計算值如下:
圖9 A套保護A相差流二次諧波含量計算值(%)
圖10 A套保護B相差流二次諧波含量計算值(%) 圖11 A套保護C相差流二次諧波含量計算值(%)
從圖6、7、8圖9、10、11分析可見故障過程中A、C相差流的二次諧波含量較大,諧波閉鎖判據不滿足。差動保護啟動但不出口動作跳閘。
綜上波形對稱性和二次諧波分析可知A套采用二次諧波判據判別,A、B相二次諧波含量在定值門檻附近,未滿足動作條件,因此A套涌流閉鎖。
根據以上綜合分析,結合現(xiàn)場主變差動保護錄波可以看出本次故障經歷了單相接地-區(qū)內三相短路-區(qū)內外故障共存-區(qū)外三相短路的發(fā)展過程,屬于發(fā)展性故障。區(qū)內故障持續(xù)時間較短,短路電流在短時間內多次變化,差流諧波含量高。該主變A、B套保護采用了不同的勵磁涌流閉鎖方法,故障過程中,A套二次諧波判據未滿足、B套波形識別判據滿足,因此A套保護不動作、B套保護動作。
針對以上兩套制動原理不同而造成保護動作行為不一致,將向有關生產廠家尋求進一步優(yōu)化兩套保護的諧波制動系數和波形對稱系數,確保保護正確動作。避免再次出現(xiàn)兩套保護動作行為不一致。