110kV主变差动动作故障分析与处理

摘要：本文根据笔者多年工作经验，结合实例，对110KV主变差动动作故障作出简要分析及处理，仅供参考。

关键词：110KV；变电站；主变差动动作；故障；分析处理

江西樟树福城110kV变电站是江西省电力公司所属，由江西樟树市供电有限责任公司负责运行和维护的变电站，拥有2台容量为40000KVA主变，本站采用国电南瑞DSA系列变电站成套保护装置。

1、情况介绍

2012年7月8日22时38分，福城110kV#1主变差动保护动作。经检查，#1主变差动保护装置显示“比率差动动作”，#1主变压器本体及附属设备无故障，其高低压侧电流互感器外观检查无异常等，901开关柜端子排二次电流接线处烧焦凝结并炭化。

2、故障分析

引起主变差动保护误动的原因很可能是由以下某种原因引起的：

1、定值错误；2、差动保护装置故障；3、主变内部故障；4、主变气体继电器故障或误动；5、电流互感器故障；6、二次电流回路断线、接地或短路故障。

3、故障处理

如果是保护定值错误引起差动误动，应首先对定值重新进行计算。

3.1.1差动整定值

差动门坎定值Im的整定值应躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，一般按变压器高压侧二次额定电流的5～20倍整定，即：

式中Se主变容量，40000KVA；Uh为高压侧额定电压，110kV；Kh为高压侧互感器变比，600/5；Khjk为高压侧互感器接线系数，取1，则有：Ie=Se/（31/2Uh×Kh）×Khjk=40000/

根据上述计算，确定该主变差动保护的整定值正确无误。至此，由整定值错误引起差动误动的怀疑被排除。

3.2 确认微机差动保护装置故障

#1主变差动保护装置为国电南瑞科技股份有限公司产，型号为DSA2323-3型，为微机型保护装置。首先对保护装置进行外观检查，确认设备表面无任何缺陷；其次检查直流回路，校验交流回路，检测结果与出厂参数一致。为了进一步确认保护装置是否存在问题，在咨询厂家技术人员并征得其允许的情况下，关闭保护装置电源，将保护装置内的集成电路板换成新的，重新开机后，检查保护装置各显示正常，且工作正常，与原集成电路板工作时无异。通过实施一系列检查方法，排除了保护装置内部故障的可能。

3.3 确认主变本体及外部设备是否存在问题

通过开展预防性试验，对#1主变的参数进行检测，并与出厂报告值进行比较，检测数据与变压器出厂试验数据基本相同；检查#1主变外观无渗漏油现象，防爆管、呼吸器、压力释放阀无异常；检查 #1主变瓦斯继电器外观无异常，气压正常，未动作。通过开展一系列检测和检查工作，全面排除了主变本身存在问题。

3.4 检查电流互感器本体 校验极性错误和内部故障

检查#1主变高低压侧电流互感器外观无异常，#1主变110kV侧电流互感器无渗漏油现象，10kV侧电流互感器无发热变形和烧灼痕迹；对#1主变高低压侧电流互感器的参数进行检测，并与出厂报告值比较，极性全部正确，角差、比差、变比、绝缘电阻等检测数据与电流互感器出厂试验数据基本相同。通过开展一系列检测和检查工作，全面排除了#1主变高低压侧电流互感器存在问题。

3.5 检查二次回路、相序故障或错误

在排除以上原因之后，查找引起#1主变差动保护动作原因重点放在电流互感器二次回路上。

首先对#1主变高低侧电流互感器与保护装置之间的二次电流回路进行检测，经检测的二次回路全部导通，除低压侧a、b相二次电流回路电阻略微偏高之外，其余电阻检测均符合要求。其后，对#1主变保护装置二次电流接线端子进行检查，端子处未见发热氧化、更未见烧灼发黑现象，相邻端子间也未见绝缘击穿和炭化痕迹，排除了电流互感器二次回路开路引起跳闸的原因。

最后检查#1主变10kV侧901开关柜二次电流接线端子排时，发现二次电流Ia、Ib接线端子处相邻的绝缘塑胶部分存在焦灼碳化的痕迹，两端子处螺丝受高温影响略微氧化发黄。

从上述迹象判断，可以初步判定引起#1主变差动保护动作的原因是#1主变低压侧901开关柜二次电流Ia与Ib接线端子短路，原理如图3所示：

向量图如图4所示：

如图4（b）所示，当电流互感器二次侧Ia与Ib端子短接时，流经#1主变差动保护装置的a、b相电流值为零，而流经#1主变差动保护装置的电流只有Ic，即三相不平衡电流In=Ic。

通过翻查#1主变差动保护装置历史动作记录得知当时#1主变差动保护动作时Ia=0、Ib=0、Ic=0.54A。与设定的比率差动定值Iz =0.525相比较，Ic>Iz，故而引起#1主变差动保护动作。

3.6 确认二次线故障原因

通过开展一系列检查和分析，最终确定引起#1主变差动保护动作的最终原因为#1主变10kV侧901开关柜Ia和Ib二次接线端子绝缘部分击穿短路。而引起Ia和Ib二次接线端子绝缘部分击穿的原因有三：

一、福城110kV变电站投运日期为2011年7月15日，距#1主变跳闸刚好一年。一般情况下新设备在运转一定时间后会容易出现一些问题，诸如二次系统接线端子连接不牢是其中之一。用万用表对Ia和Ib端子处电阻进行检测，测的电阻值Ra=3.3Ω、Rb=3.4Ω，高于相关技术规程要求。而导致接触电阻升高的主要原因是Ia和Ib端子处螺丝长期受热产生松动或变形，二次线头和端子连接不紧密造成的。

二、根据当日的负荷的情况来看，#1主变差动保护跳闸时，901开关柜一次侧负荷显示为1575.8A，根据901开关CT变比3000/5计算，Ia和Ib二次电流大概为2.62A。当电流通过接触电阻很大的端子处时，产生的高温使Ia和Ib二次接线端子绝缘部分受热溶化，并烧黑炭化直至被击穿而使Ia和Ib二次接线端子导通短路。

三、根据当日的运行环境来看，#1主变差动保护跳闸当日正值酷暑，高压室的室温很高，901开关柜内温度也非常高，柜内积聚的热量在一定程度上加剧了故障点的温度升高。

在查明故障原因后，将开关柜故障点处的端子排进行了更换，并重新接好线。经试送电，#1主变未发生差动保护动作跳闸。

4、结束语

为防止再次出现同样故障，提出以下几点建议：

一、端子排的绝缘性能好坏直接关系到二次回路的好坏，更关系到二次系统的正常运转。有些端子排的故障点不明显，容易忽视，查起来比较麻烦。福城变开关柜为同一厂家、同一批次产品，开关柜所用端子排完全一样，材质略显轻薄，绝缘性不高。对于具有相同端子排的开关柜，充分利用线路或设备停电检修的机会对端子排的进行了更换。更换后的端子排材质更好、绝缘性能更好、抗氧化、防老化能力更强、完全符合技术规程要求。

二、合格的运行环境和条件对于二次回路至关重要。从故障点所处情况来看，901开关柜各方面均处于封闭状态，并且相邻开关柜都是紧挨着的，极不利于柜内设备散热，尤其在迎峰度夏高峰负荷的时候、设备本身所产生的热量多，导致柜内温度升高。虽然开关柜上的温度显示装置显示的温度均未达到开关运行的上限温度，但长时间的高温易加剧端子排老坏，降低其绝缘性能。为满足设备运行条件要求，给开关柜加装智能温控装置；在必要时刻开启高压室排风扇，加强室内空气流通散热，降低室内温度。

三、迎峰度夏高峰负荷期间，运行人员在对设备进行测温时采用的是红外线测温仪，其测温的方式只是“点对点”测温。由于二次设备端子点太多，容易遗漏；逐个测温的工作量巨大，且费时费力，效率不高，为此采用红外线测温成像仪进行测温。红外线测温成像仪采取的是“面对面”的测温方式，被检测面的高温点均可自动显示，省去了逐个点测温的繁琐，大大提高了工作效率，尤其对于数量众多的二次接线端子，更为有效。