关于220kV主变保护动作的分析

【摘 要】通过对220kV主变各种保护的功效和机理的扼要分析，结合长期的生产实际状况，总结出一系列可能引起220kV主变保护动作的因素，从而为排除误动提供技术支持。

【关键词】220kV主变；保护；动作

1 引言

众所周知，220kV主变是220kV变电所的核心设备，其运行稳定性关系到相当大一片区域的供电可靠性。正是缘于此，220kV主变一般配置有多套保护（包括电气量和非电气量），以确保该重要设备不因各类故障而损坏。但是，实际运行经验告诉我们：220kV主变保护动作，有些是设备（如下级保护拒动、二次回路故障）或主变本体（如绝缘油劣化）引起，有些则纯粹是误动。关于正常动作，应将事件来龙去脉分析清楚；关于误动，则必须采取针对性措施予以纠正，以防再次发生不应有的跳闸事件。

2 220kV主变保护的配置及功效

220kV主变保护主要针对变压器故障状态和不正常状态而配置。而所谓“故障态”和“不正常状态”，就是继续运行下去，可能会使变压器发生绕组损坏、壳体变形甚至剧烈爆炸等严重事故的一种态势。

一般而言，220kV主变应装设的继电保护有：

（1）本体保护。即当变压器内部有故障苗头（如油面下降、匝间短路、油质变坏等）或冷却系统故障时，该保护能动作于“跳三侧”或发信，以阻止不利因素的进一步扩大。

（2）差动保护。在将变压器两侧的电流互感器按差接法接线的前提下，通过比较变压器两侧电流的幅值和相位来判断变压器绕组及其引出线有无相间短路故障。具体来说，当正常运行或故障发生在外部，流入差动继电器的电流为变压器两侧电流之差，其值基本为零，因此继电器不出口动作；而当内部相间短路时，流入继电器的电流为两侧电流之和，继电器动作跳三侧开关。

（3）过励磁保护。用来防止因输入电气量不合格（如电压升高、频率降低等），引起变压器铁芯磁通密度过高，进而使绝缘加速老化的状况出现。

（4）相间短路的后备保护。它是作为⑴、⑵的后备，在高压侧和中压侧宜采用阻抗保护和复闭过流保护，在低压侧应采用电流速断和复闭过流保护。

（5）单相接地保护。220kV为大电流接地系统，不允许变压器高压绕组、中压绕组等出现单相接地，因此装设零序电压、零序电流和间歇零序电流等保护装置。

（6）其他保护，如过负荷保护、PT断线保护、断路器非全相保护等。

就动作统计来看，差动保护、后备保护和瓦斯保护（本体保护中的一种）占据较大比例，因篇幅关系，下面的分析也主要针对这三类展开。

3 220kV主变保护动作分析

大量的案例显示，引起220kV主变保护动作的原因是各种各样的，下面逐一进行剖析。

3.1 CT回路异常引起

差动保护和后备保护要发生动作，其前提是保护装置检测到电流的异常，亦即CT回路“有情况”。这主要包含以下几个方面。

（1）外部一次设备（如线路、开关等）确实发生严重故障，短路电流反馈到了CT回路。

（2）CT绝缘损坏，一次绕组和二次绕组之间形成通路，从而使得二次电流远远大于正常值。

（3）不足以引起主变保护动作的外部故障所产生的直流电流分量对CT进行励磁，使CT趋于饱和，从而造成CT输出误差变大。

（4）因人为（指接线错误）或自然原因（指绝缘老化），电流回路存在多点接地，影响保护的正确动作。

（5）工作人员在进行相关试验时，安全措施不到位，致使运行的差动电流回路受到试验回路的影响（如被带电的TV电缆头接触），差动电流猛增。

（6）因差动保护采用差接法接线，因此若CT的A、B相极性接反，势必造成差动保护误动作。这主要发生在检修人员完成预防性试验后恢复相关接线的当口。

（7）因大容量设备的非同期合闸，造成暂态冲击电流过大，而暂态冲击电流中蕴含大量非周期分量，TA的传变特性会因之变差。这个时候所产生的差流与励磁涌流是有差别的，因此，虽然变压器保护中设置有“比例制动”、“谐波制动”等功能，但还是有可能产生误判，导致开关跳闸。

（8）在缺乏维护的情况下，TA长时间运行，使其二次电缆的接头发生锈蚀，接触电阻增大而出现差流，并造成差动保护误动作。

3.2 保护装置的性能引起

由于发展不平衡原因，220kV主变保护有采用微机的，也有采用继电器组装的。但不管何种形式，均有因质量不佳或设置不当等造成的保护动作案例。

（1）老式220kV主变保护还有采用晶体管型的保护装置的，而这类管子的特性其实不太好，在条件恶劣的时候，极有可能造成纵差动作。

（2）若220kV主变保护采用继电器搭接，那么会涉及很多的继电器（如时间、失压闭锁、电压切换等）。对继电器来说，最要经受考验的是它的接点和它的抗干扰能力。一旦接点卡死（对电磁型继电器而言），或者被小扰动干扰（如高精度继电器），继电器将发出错误的指令，从而带来不正确的跳闸。

（3）微机保护能设置多种识别励磁涌流的算法，但当变压器进行直流电阻测试但未消磁就投运后，变压器铁芯会迅速饱和，带来谐波含量降低、励磁涌流衰减缓慢等现象，使得微机保护的算法失效。

（4）微机保护还面临感应雷击的威胁。在强雷暴时，若电涌保护器被击穿，那么保护装置很有可能趋于死机。

3.3 其他原因引起

（1）环境变化

由于四季交替，变压器油枕中的油位是会上下浮动的。在浮动的过程中，本体可能出现正压或负压两种状态。若本体绝缘油中含有气泡，那么这些气泡将随本体压力的转变而逐渐聚集到瓦斯继电器中，最终引发轻瓦斯动作。

另外，瓦斯保护装置均设在户外，若防雨措施不到位加上热胀冷缩的影响，瓦斯继电器是有可能进水或受潮的，并最终引起内部正、负接线端子之间的短路。

（2）电磁干扰

有些情况下，用于非电量保护的控制电缆可能位于110kV母线附近的电缆沟内，而当110kV层面发生故障，110kV母线上的故障电流将产生强大的交变磁场，并对周边回路进行切割，致使非电缆沟内的电缆芯产生出暂态过电压，引发重瓦斯保护误动。

（3）检修人员的疏忽

如检修人员更换潜油泵后，在没排除气体的情况下就投入瓦斯保护；或者，检修人员完成对循环泵检修并投入时，没有停用重瓦斯保护等等。

4 应对措施根据上一节分析，提出如下应对措施：

（1）提高工作人员责任心，切实加强巡视质量和检修质量，注重细节方面的检查（如继电器接点氧化程度，继电器动、静触点是否偏位、瓦斯继电器有无水分等），注重隐蔽工程和二次回路的试验、恢复以及验收。

（2）选择TA应坚持高标准、严要求，尽量采用采样频率高、具有抗饱和特性的新型设备。

（3）对于220kV变电站，应安排合理的运行方式，使其倒闸过程中不会产生较大冲击，以避免过高的暂态电流的出现。

（4）为保证变压器初投运时合闸电流迅速衰减，应对检修后的变压器应进行去磁处理，以消除电流互感器、变压器回路中的剩磁。

（5）总体来说，微机保护原理先进、技术集成，且具有闭锁、自检、录波、监视等功能，因此需大力引进以替代常规的继电器保护。

5 结语

220kV主变保护是为保障220kV变压器不受损坏而设置的。对于区内故障，应让主变保护迅速动作、可靠动作，不留死角；对于区外故障，应“保持沉默”；对于误动，应分析透彻，采取有效措施予以坚决杜绝。

参考文献

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