220KV达连河变电所2#主变差动保护动作分析

摘要：文章针对220kv达连河变电所2#主变跳闸的原因，利用故障录波器打印报告对继电保护动作行为进行分析，以避免今后类似保护误动情况发生和提高一次设备检修质量，保证系统安全稳定运行提供参考。

关键词：继电保护；CT饱和；误动

中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-11-0218-1

0 引言

220KV达连河变2#主变差动保护为阿城继电器厂生产的LCD-11型常规差动继电器，具有比率制动、二次谐波制动、差速断和差动保护四部分功能。

1 事故经过

2009年2月21日18时53分，达连河变电所110KV达通线B相单相接地，80ms开关跳闸，1.46s后重合闸动作，合闸后达通线转换成AB两相永久接地故障，100ms后2#主变三侧开关跳闸，之后20ms达通线开关跳闸。

2 #2主变差动保护动作原因

#2主变差动保护由三块LCD-11型差动继电器构成。每相高压侧、中压侧、低压侧电流分别经过各自的辅助变流器达到平衡，正常时差动继电器差流为零。

2.1 第一次故障时，高中压侧电流波形

根据录波图分析，第一次B相接地故障时，高、中压侧的故障波形正常，差动保护未动作。

2.2 第二次故障时，高中压侧电流波形

根据录波图分析，第二次AB相间接地故障时高、中压侧电流均发生严重偏移，两侧故障电流均有很大衰减的非周期分量，110KV侧二次电流中直流分量可达22A，220KV侧二次电流中直流分量也达12A。

2.3 非周期分量产生的原因

由于电感中的电流不能突变，在短路发生的零时刻，受故障发生时刻电压初始相角的影响，在短路电流中将出现一个非周期分量，其初值等于短路的稳态电流与短路前一瞬间的电流值的差，该非周期分量的大小与电压的初始相位角和负载的性质有关，在电势过零点时短路其值最大，其衰减时间与系统参数有关。

本次故障由于达连河#2变是自耦变压器,其高压侧和中压侧有电气联系，短路阻抗很小，因此在110KV侧故障，故障电流很大，根据录波器数据和短路计算，在达通线相间接地短路时，主变110KV侧故障电流达5300A，根据以上的分析，故障电流周期分量越大，相应的非周期分量也越大。

2.4 非周期分量和剩磁对CT的影响

CT励磁电抗是随着电源的性质而变化（电感线圈通入直流时，阻抗很小）。非周期分量传变到二次负载的能力远小于周期分量的传变能力。电流的非周期分量的大部分成为铁芯的励磁电流，使励磁电流值大大超过稳态值。

在短路暂态过程中，CT铁芯中最大可能的磁通密度可能达到稳态磁通密度的数倍乃至数十倍。当短路故障切除时，铁芯中存在很大的剩磁，剩余磁通将按照指数函数衰减。

电流互感器铁芯中的剩磁大小和方向对暂态过程中电流互感器传变能力也有很大影响。当达通线再次发生短路故障时，如果剩磁方向和短路电流非周期分量所产生的磁通方向相同时，则使铁芯更加容易饱和。

2.5 110KV侧TA的10%误差曲线和二次负担

测量110KV侧CT二次负担每相分别为1.1Ω，在两相接地短路时二次负担为3.3Ω。

电流互感器的10%误差曲线测试结果如下：

A相：二次线圈直流阻值0.4Ω

二次所加电流（A） 4 4.5 5 5.5

二次电压(V) 216 218 220 222

允许二次负担（Ω） 5.1 4.49 4 3.59

B相：二次线圈直流阻值0.4欧

二次所加电流（A） 4 4.5 5 5.5

二次电压(V) 204 205 206 207

允许二次负担（Ω） 4.77 4.17 3.68 3.29

以上表示，在一次电流为5400A时，A、B相允许的二次负担分别是4.49Ω、4.17Ω；在一次电流为6000A时，A、B相允许的二次负担分别是4Ω、3.68Ω；在一次电流为6600A时，A、B相允许的二次负担分别是3.59Ω、3.29Ω。查CT10%误差曲线，在实际二次负担3.3Ω对应的电流倍数是11倍，与试验结果一致。

根据录波图分析，故障时非周期分量的数值是周期分量有效值的50%，假定把非周期分量看成是周期分量，B相电流将达到7950A，此时电流是CT额定电流的13.25倍，因此CT不满足10%误差曲线。

2.6 利用录波数据近似计算出故障时保护感受到的故障电流

经过故障录波器#2主变110kV侧故障电流波形分析，故障录波器所接的电流互感器的二次绕组，已经饱和，波形发生畸变。由于故障录波器所接的电流互感器的二次绕组为星型接线，此类型故障时的二次负担远比角型接线小。因此变压器差动保护所接的电流互感器的二次绕组饱和程度远大于故障录波器所接的电流互感器的二次绕组，波形畸变更加严重。考虑110KV侧CT饱和严重，无法输出电流时，差流将导致差动保护误动。

3 结论

在CT中流过的非周期分量使CT饱和，本次短路中，主变CT变比误差将超过10%，差动继电器中出现差流，造成差动保护动作。

参考文献

[1] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型故障分析[M].北京:中国电力出版社,2001.

[2] DL/T866-2004.电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S].

作者简介：李家彬（1971-），男，佳木斯电业局继电保护所工程师，研究方向：电力系统继电保护管理；辛轶华（1973-），男，佳木斯电业局继电保护所工程师，研究方向：电力系统继电保护技术。