永登縣弘陽(yáng)新能源發(fā)電有限公司 劉東東

1 引言

變壓器同相高低壓繞組均繞在同一鐵心柱上，由同一主磁鏈繞制。當(dāng)主磁通變化時(shí)，高低壓繞組中的感應(yīng)電勢(shì)存在一定的極性關(guān)系。變壓器接線組是一次繞組與二次系統(tǒng)相結(jié)合的一種表示方法。 變壓器接線組別一次側(cè)接線方式用大寫(xiě)字母表示，二次側(cè)接線方式小寫(xiě)字母表示。

變壓器繞組有兩個(gè)連接，即，“三角形連接”和“星形連接”；“d 表示為三角形連接，”n“表示與中性線星形連接，Y 表示星形;“YN，d11”，其中11是指當(dāng)一次側(cè)電壓相位作為一針細(xì)針指向時(shí)鐘的12：00位置時(shí)，次級(jí)側(cè)的線路電壓相量位于時(shí)鐘的11：00位置。也就是說(shuō)，二次側(cè)的線路電壓UAB落后于一次側(cè)電壓UAB330度（或前方30度）。繼電保護(hù)的連接組別定值整定應(yīng)和主變銘牌連接組別輸入一致。

2 故障現(xiàn)象

某電廠新擴(kuò)建的330 kV 升壓站#2主變間隔2022年1月11日初次投入運(yùn)行，主變保護(hù)A 套、主變保護(hù)B 套無(wú)動(dòng)作，一次設(shè)備沖擊試驗(yàn)合閘成功，風(fēng)電場(chǎng)站用變T 接在35C4風(fēng)電集電線上，站用變高壓側(cè)跌落保險(xiǎn)送電合閘操作時(shí)，發(fā)生A、B 相間短路故障，致使330kV 變電站35C4風(fēng)電4線過(guò)流I 段保護(hù)動(dòng)作，35C4開(kāi)關(guān)跳閘，330kV 變電站#2主變A 套保護(hù)縱差保護(hù)動(dòng)作，#2主變高壓側(cè)3302開(kāi)關(guān)、#2主變低壓側(cè)350C 開(kāi)關(guān)跳閘，#2主變A 套保護(hù)故障相別為C 相，縱差保護(hù)動(dòng)作時(shí)間34ms，縱差最大差流0.682Ie。#2主變保護(hù)B 套未動(dòng)作。

3 電站簡(jiǎn)介

330 kV 升壓1#主變已正常運(yùn)行，本期擴(kuò)建1×240MVA#2主變一臺(tái)，#2主變高壓側(cè)電壓等級(jí)330kV，斷路器編號(hào)3302；#2主變低壓側(cè)電壓等級(jí)為35kV，斷路器編號(hào)350C，室內(nèi)35kV 母線采用擴(kuò)大單元接線形式。#2主變預(yù)接入風(fēng)電場(chǎng)200MW項(xiàng)目（可研），本期建設(shè)100MW，安裝23臺(tái)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。以4回35kV 架空線路匯集入330kV 升壓#2主變間隔低壓側(cè)。

4 故障初步原因分析

35C4風(fēng)電集電線上站用變故障明顯，為站用變內(nèi)部故障所致。此次故障為主變保護(hù)區(qū)外故障，主變保護(hù)動(dòng)作原因需進(jìn)一步查明原因。

4.1 #2主變壓器保護(hù)A 柜差動(dòng)保護(hù)用電流互感器變比

高壓側(cè)（330kV 側(cè)）：1000/1，低壓側(cè)（35kV側(cè)）：2500/1，高壓側(cè)電流取自主變高壓側(cè)CT，低壓側(cè)電流取自350C 開(kāi)關(guān)柜CT，定值中主變高低壓側(cè)額定容量240MVA，實(shí)際裝機(jī)容量100MVA，根據(jù)計(jì)算公式：

得出主變高壓側(cè)額定電流：

實(shí)際運(yùn)行額定電流：高壓側(cè)實(shí)際二次額定電流：

差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定律，具體到主變差動(dòng)保護(hù)，將低壓側(cè)電流折算到高壓側(cè)，變壓器正常運(yùn)行，低壓側(cè)流入的電流值等于高壓側(cè)流出的電流值，即差動(dòng)電流為0，此次動(dòng)作電流0.682Ie，大于定值0.5Ie，保護(hù)動(dòng)作正確，但需進(jìn)一步分析產(chǎn)生差流的原因。

4.2 變壓器保護(hù)可能產(chǎn)生差流的原因

一是變壓器保護(hù)定值整定錯(cuò)誤，如變壓器的設(shè)備參數(shù)定值，導(dǎo)致裝置內(nèi)部模型計(jì)算錯(cuò)誤，經(jīng)檢查主變高壓側(cè)額定容量設(shè)置240MVA，主變低壓側(cè)額定容量設(shè)置240MVA，高壓側(cè)CT 一次值1000A，高壓側(cè)CT 二次值1A，低壓側(cè)CT 一次值2500A，低壓側(cè)CT 二次值1A，差動(dòng)啟動(dòng)定值0.5Ie，與定值單核對(duì)無(wú)誤。

二是負(fù)荷不平衡。330kV 升壓站330kV 設(shè)備、35kV 設(shè)備全部投入后，電壓幅值檢查A、B、C 三相正常在349kV，相位互差120°。電流幅值較小，相位互差120°，差流檢查正常為0.因電流幅值小，不滿足極性六角圖測(cè)試，按照啟動(dòng)方案，投入站用變，增加負(fù)荷電流。排除負(fù)荷不平衡導(dǎo)致的主變保護(hù)誤跳。

三是有載調(diào)壓切換不一致，檔位切換不到位，擋位所在繞組電阻值不一致，計(jì)算所得電流不平衡導(dǎo)致差流過(guò)大。變壓器在投運(yùn)前，調(diào)試人員對(duì)變壓器全檔位做了切換試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常，變壓器交接試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員對(duì)全檔位直流電阻做了測(cè)試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)較出廠值無(wú)明顯變化，不平衡率小于2%，符合電氣交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)DL/T596-2021變壓器試驗(yàn)規(guī)定要求。

四是極性錯(cuò)誤。主變CT 極性是指一次繞組和二次繞組間電流方向的關(guān)系。按照規(guī)定，CT 一次繞組的首端標(biāo)為P1，高壓側(cè)P1在330kV 母線側(cè)，尾端標(biāo)為P2，高壓側(cè)P2在主變側(cè)；低壓側(cè)P1在35kV母線側(cè)，低壓側(cè)P2在主變側(cè)；二次繞組的首端標(biāo)為S1，尾端標(biāo)為S2。在接線中，P1和S1、P2和S2稱(chēng)為同極性端。假定一次繞組的電流I1從首端P1流入，從尾端P2流出時(shí)，二次繞組中感應(yīng)的電流I2是從首端S1流入裝置，從尾端S2流出裝置，此時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相同，這樣的CT 極性標(biāo)志稱(chēng)為減極性。除有特殊規(guī)定外，均采用減極性。極性接反會(huì)引起繼電保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。根據(jù)故障現(xiàn)象及繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況做了分析，可能是主變保護(hù)A套誤動(dòng)或主變保護(hù)B 套PRS-778拒動(dòng)。

5 處理措施

一是極性測(cè)試。差動(dòng)定值0.5Ie，差動(dòng)電流0.682Ie，針對(duì)動(dòng)作差流大問(wèn)題，初步判定為#2主變保護(hù)A 柜電流線CT 極性接反，將4節(jié)1.5V#1干電池串聯(lián)，正極接于CT 的一次繞組P1，負(fù)極接在P2上，CT 的二次側(cè)S1接指針式電流表的正極，S2接負(fù)極。接好線后，若開(kāi)關(guān)S 在合閘瞬間指針正偏，拉閘瞬間指針?lè)雌?，則P1、S1是同名端，電流互感器是減極性，如指針擺動(dòng)與上述相反為加極性。同時(shí)按照保護(hù)主變，電流極性指向主變的原則，主變高壓側(cè)P1在330kV 母線側(cè)，主變低壓側(cè)P1在35kV母線側(cè)，極性均指向主變，二次側(cè)S1均進(jìn)入裝置1A首端，電流極性無(wú)誤。測(cè)試其他保護(hù)、計(jì)量、測(cè)量繞組極性均正確。對(duì)高壓側(cè)、低壓側(cè)電流二次通流，裝置采樣值正確，

二是相線核對(duì)。對(duì)主變高壓側(cè)端子箱至主變保護(hù)A 柜 的A4101、B4101、C4101，N4101二 次接線唯一正確性進(jìn)行校驗(yàn)，接線正確。對(duì)主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜二次端子排至主變保護(hù)A 柜的A4111、B4111、C4111，N4111二次接線唯一正確性進(jìn)行校驗(yàn)，接線正確。測(cè)試其他保護(hù)、計(jì)量、測(cè)量繞組相線均正確，二次線相序核對(duì)無(wú)誤。對(duì)330kV 一次設(shè)備全部進(jìn)行相序核對(duì)，相序核對(duì)無(wú)誤。

三是根據(jù)二十五項(xiàng)反措要求，電流互感器二次繞組有且僅有一點(diǎn)接地，同時(shí)考慮端子箱接地可能發(fā)生的開(kāi)關(guān)場(chǎng)的接地事故將地位差引至保護(hù)裝置，主變差動(dòng)保護(hù)電流互感器二次接地選擇在保護(hù)屏柜接地，檢查電流互感器二次接地保護(hù)A 柜高壓側(cè)N4101、低壓側(cè)N4111接地正確、B 柜接地正確，采用4mm2黃綠色標(biāo)的接地線，對(duì)CT 二次接地全部進(jìn)行了核查，接地均按照?qǐng)D紙可靠接地。

四是對(duì)故障錄波波形及開(kāi)關(guān)量動(dòng)作情況與保護(hù)裝置進(jìn)行核對(duì)分析，故障錄波模擬量與開(kāi)關(guān)量與保護(hù)裝置采集到的故障量一致。

五是對(duì)#2主變保護(hù)A 柜跳閘出口接線與圖紙進(jìn)行了核對(duì)，接線無(wú)誤。裝置I 側(cè)與III 側(cè)電流與出口和一次設(shè)備330kV、35kV 設(shè)備對(duì)應(yīng)無(wú)誤。查看對(duì)比分析雙套配置的#2主變保護(hù)B 柜PRS-778未動(dòng)作的原因，無(wú)有效引起保護(hù)動(dòng)作的條件。

六是現(xiàn)場(chǎng)檢查#2主變保護(hù)A 柜高低壓側(cè)電流回路接入方式，檢查發(fā)現(xiàn)330kV 側(cè)電流接入保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)高壓側(cè)電流（對(duì)應(yīng)接線組別YN）回路，35kV側(cè)電流接入保護(hù)裝置對(duì)應(yīng)低壓側(cè)電流（對(duì)應(yīng)接線組別d11）回路。

七是核對(duì)保護(hù)定值和壓板投退情況，定值輸入與定值單均一致，軟壓板、硬壓板控制字均按照定值要求投入。但是保護(hù)裝置參數(shù)設(shè)置和定值單均無(wú)變壓器“接線組別”設(shè)置選項(xiàng)，查看2#主變保護(hù)B柜，保護(hù)接線組別為“YN/yn0”接線，與一次設(shè)備“YN/yn0”接線組別一致。1#主變和2#主變保護(hù)型號(hào)配置一樣，查看1#主變保護(hù)A 柜參數(shù)設(shè)置的接線組別，與一次設(shè)備“YN/yn0”接線組別一致。查看#2主變保護(hù)A 柜此裝置版本的說(shuō)明書(shū)，發(fā)現(xiàn)此保護(hù)版本是用于Y0/d11的保護(hù)，初步判斷此次故障是由于定值中保護(hù)接線組別設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致。該（V4.01）程序僅適用Y0/Y0/D-11接線，由于調(diào)整方式與主變接線方式不符，導(dǎo)致低壓側(cè)區(qū)外故障時(shí)出現(xiàn)差流。

6 分析

此次保護(hù)誤動(dòng)是因?yàn)槔^電保護(hù)裝置輸入定值中連接組別（Y0/Δ-11）與被保護(hù)一次設(shè)備連接組別（YN/yn0）不一致造成補(bǔ)償偏差而引起的保護(hù)誤動(dòng)，對(duì)于Y0/Δ-11保護(hù)，存在補(bǔ)償校正：

Y0側(cè)：I'A=（IA-I0）；I'B=（IB-I0）；I'C=（IC-I0）I

Δ 側(cè)：I'a=（Ia-Ic）/√3；I'b=（Ib-Ia）/√3；I'c=（Ic-Ib）/√3

式中：Ia、Ib、Ic 為Δ 側(cè)CT 二次電流；I'a、I'b、I'c 為Δ 側(cè)校正后的各相電流；IA、IB、IC 為Y0側(cè)CT 二次電流；I'A、I'B、I'C 為Y0側(cè)校正后的各相電流。

差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值為0.5Ie，區(qū)外故障時(shí)，三相差流分別為0.534Ie，0.159Ie 和0.688Ie，差流制動(dòng)門(mén)檻為0.839Ie，0.994Ie 和0.576Ie，C 相差流滿足方程，因此縱差保護(hù)動(dòng)作跳閘

正常運(yùn)行時(shí)，高低壓側(cè)電流向量關(guān)系，兩側(cè)電流相差約180°。采用Yn0，y0接線方式離線計(jì)算各側(cè)調(diào)整后的電流及差流，低壓側(cè)區(qū)外故障時(shí)三相差流為0。

A 套變壓器保護(hù)各側(cè)CT 二次電流相位由于軟件調(diào)整，裝置采用Δ →Y 轉(zhuǎn)化調(diào)整差流平衡，這樣可明確區(qū)分涌流和故障的特征，加快了保護(hù)的動(dòng)作速度。應(yīng)將A 套保護(hù)定值Y0/Δ-11修改成YN/yn0。

7 整改措施

7.1 程序升級(jí)

現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)主變保護(hù)A 柜裝置程序，開(kāi)放“鐘點(diǎn)數(shù)”選擇設(shè)置，將保護(hù)的“接線組別”由（Y0/Δ-11）更改為和主變銘牌一樣都為YN0/y0，并變更保護(hù)定值單，開(kāi)放前后鐘點(diǎn)數(shù)選擇選項(xiàng)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)放前后鐘點(diǎn)數(shù)選擇選項(xiàng)對(duì)比

7.2 定值整定

升級(jí)后按照保護(hù)定值單對(duì)所有保護(hù)重新做了整定，防止軟件升級(jí)造成保護(hù)其他保護(hù)定值的變更，重點(diǎn)對(duì)主變接線組別做了檢查，檢查主變保護(hù)A 柜裝置控制整定無(wú)誤，檢查軟壓板整定無(wú)誤，檢查硬壓板整定無(wú)誤，檢查主變跳閘矩陣整定無(wú)誤，

7.3 裝置檢查

屏柜二次空開(kāi)投退無(wú)誤，電流、電壓短接可連片均在導(dǎo)通連接狀態(tài)，二次接線均做了緊固，非電量開(kāi)入狀態(tài)均正常，通訊通道均正常，與后臺(tái)通訊的A 網(wǎng)、B 網(wǎng)通訊狀態(tài)正常，遙信及中央信號(hào)開(kāi)入正常。出口線正極線+220V，負(fù)極線-220V，電壓正常。查看直流系統(tǒng)正對(duì)地絕緣電阻999kΩ，負(fù)對(duì)地絕緣電阻999kΩ，GPS 對(duì)時(shí)正常，與網(wǎng)絡(luò)時(shí)間一致，打印機(jī)電源正常，進(jìn)紙退紙無(wú)卡頓。

8 結(jié)語(yǔ)

差動(dòng)是微機(jī)保護(hù)特有的一種主保護(hù)，差動(dòng)將相量轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞑蓸狱c(diǎn)（瞬時(shí)值）的比率差動(dòng)，并依靠多點(diǎn)重復(fù)判斷來(lái)保證可靠性。差動(dòng)保護(hù)的設(shè)置主要是為一般的非輕微變壓器內(nèi)部故障提供一個(gè)速動(dòng)段，有助于消除二次諧波判據(jù)帶來(lái)的長(zhǎng)延時(shí)影響。差動(dòng)可快速切除絕大多數(shù)非輕微的變壓器相間、接地故障。采樣值差動(dòng)保護(hù)可作為對(duì)常規(guī)差動(dòng)的補(bǔ)充，繼電保護(hù)定值是保護(hù)動(dòng)作的依據(jù)，定值的計(jì)算、整定嚴(yán)格按照設(shè)備參數(shù)實(shí)施，新建電站調(diào)試、運(yùn)行人員應(yīng)熟悉設(shè)備，施工工藝、安裝調(diào)試符合相關(guān)規(guī)程，運(yùn)行人員不斷提高設(shè)備運(yùn)行技能水平。