一起变压器差动保护误动作事故分析

2008-01-04，某水电厂发生了一起空投变压器引起的上一级变压器差动保护误动作事故。差动保护动作出口，分别跳开该变压器高、低压侧开关，造成了全厂厂用电消失的严重后果。1事故经过

该电厂的厂用电系统一次主接线如图1所示。由于电厂为系统调频、调峰水电站，全厂4台发电机组在枯水季节有时全部处于停机备用状态，因而21B ～24B 也处于备用状态,厂用电系统运行方式为25B 带6.3kV Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段联络运行，厂用负荷平均分布在6.3k V Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段。

图1

厂用电系统主接线

16:40，运行值班人员加运低压厂用变45B 。在连杰

（安康水电厂，陕西安康725000）

一起变压器差动保护误动作事故分析

进行合45B 高压侧开关5DL ，即空投三相变压器45B 时，25B 主保护(WPB-3503型变压器差动保护)动作，25B 高、低压侧开关105DL 、625DL 同时分闸，引起6.3k V Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段全部失电，造成了该电厂厂用电系统全部失电。2

事故原因分析

事故发生后，检修人员对25B 本体及相关一次部分进行检查试验，确认一次设备完全正常,无短路、接地现象。对二次部分进行检查，控制回路部分未见异常，保护装置运行正常，保护定值整定正确。

从故障报告来看，25B 低压侧三相电流突然升高，差流达到0.408A ，超过了25B 差动保护的启动门槛值(0.4A)。

从设备运行情况来看，近期根据现场运行需要曾对25B ，45B ，46B ，47B 调压分接开关进行过调整：25B 调压分接开关高压侧调整-2.5%，45B ，46B ，47B 调压分接开关高压侧调整+5%。而此次

25B 差动保护误动作就是在45B 调压分接开关调整完毕进行加运(空投)时发生的。此外，在25B 调压分接开关调整后，曾用负荷电流检查过25B 差动保完善；门机电缆频繁发生短路故障等。4防范措施

(1)加强对地区外来电源的管理和维护工作，进一步减少线路发生接地故障的几率，坚决杜绝线路被盗事件的发生，提高外来电源的运行稳定性和可靠性，尽早使电厂的厂用电系统恢复设计标准运行方式，从而提高电厂厂用电系统运行的稳定性和可靠性。

(2)由于厂内照明系统的供电负荷为全厂的所有照明，短时间的欠压对其影响不大，因此可以取消照明变压器低压侧400V 进线电源开关的低电压自动脱扣装置，以提高照明系统的供电连续性和可靠性。

(3)为了避免在发生全厂停电事故时出现厂内

照明全部消失的情况发生，应对照明系统装设的交直流电源自动切换装置进行完善，以便在全厂工作照明消失的情况下，可以自动投入事故照明。(4)电厂内照明系统由2台照明变压器采用分段供电的运行方式，两段母线间设有联络开关。为了保证厂内照明系统供电的可靠性，可以增设母线联络开关，并配置备用电源自动投入装置。(5)加强对厂用电系统设备的检修维护，定期对设备进行必要的清扫检查和预试工作，发现缺陷隐患及时处理，进一步提高设备的运行可靠性。

(6)加强对厂用电系统继电保护装置的完善和定检维护工作，进一步提高继电保护装置动作的可靠性、速动性、正确性和灵敏性，以避免事故越级扩大现象的发生。

(收稿日期：5)

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事故分析27

2008-08-2

第11卷(2009年第3期)

电力安全技术护的不平衡电流采样值，其值很小(差流小于0.05A)，对差动保护影响不大，一、二次设备均未发现问题。

在电力系统中，当合上电源侧断路器给变压器充电的瞬间，有时会产生很大的冲击电流，随着充电完成，该冲击电流很快返回到正常的空载电流值。这个冲击电流通常称为励磁涌流。励磁涌流是变压器所特有的，它是由于空投变压器时，变压器铁芯中的磁通不能突变而出现非周期磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流急剧增大而产生的。

一般情况下，励磁涌流具有如下特点：(1)包含有很大成分的非周期分量，且往往偏于时间轴的一侧；

(2)包含有大量的高次谐波，其中二次谐波成分最大；

(3)涌流在初始阶段数值最大，以后逐渐衰减;(4)涌流波形之间存在间断角。

根据励磁涌流的这些特点，为防止空投变压器瞬间变压器差动保护误动作，包括WPB-3505型差动保护装置在内的很多变压器差动保护装置，都采用二次谐波制动原理来躲避励磁涌流。对于WPB-3505型差动保护装置，二次谐波计算值取的是差流里面的二次谐波值，即二次谐波制动系数为差流中的二次谐波分量与差流中的基波分量的比值。

在45B 空投时，45B 高压侧会产生较大的励磁涌流。此涌流穿越流过25B 高、低压两侧绕组，对25B 形成一定的冲击，同时25B 产生和应涌流。由于和应涌流中含有衰减很慢的非周期分量，导致25B 差动保护的电流互感器局部暂态饱和。此时25B 差流可能达到或超过其差动保护的门槛值，从而引起25B 差动保护误动作。而励磁涌流中的二次谐波电流流过25B 高、低压侧绕组，高、低压侧二次谐波分量相互抵消，因此差流中的二次谐波值很小，达不到基波分量的18%(25B 差动保护二次谐波制动系数整定值为0.18)，使得25B 差动保护被开放并动作出口。3采取对策3.1

调整差动保护启动门槛定值

在规程规定的允许范围内，调高25B 差动保护

启动门槛值，以躲过空投下一级变压器时所产生的和应涌流导致的5B 差动回路的不平衡电流。在工程实用整定计算中，变压器差动保护启动门槛值可

选取(0.2～0.5)In/n e ，根据现场实际情况，如有必要也可大于0.5In/n e 。因此，25B 差动保护的启动门槛值还可以适当提高。

3.2调整差动保护二次谐波制动系数

在二次谐波制动的变压器差动保护定值整定时，二次谐波制动系数一般取0.15～0.2。这个值指的是，在空投被保护的这台变压器时产生励磁涌流，二次谐波制动满足制动要求，而未计及空投相连接其他变压器时产生的和应涌流对本差动保护的影响。因为在空投被保护的变压器(如25B)时，差动回路只有一侧有电流，二次谐波也只存在于一侧，这时差流中的二次谐波分量相对于基波还是比较大的，一般均能达到15%～20%以上，因而能将差动保护制动。而在空投相连接其他变压器(如45B)时，和应涌流会流经被保护的变压器(如25B)高、低压两侧绕组，所以差流中的二次谐波分量因高、低压侧绕组中的电流相互抵消，使得其占基波分量的比例减小，达不到整定的二次谐波制动比(如25B 整定值为0.18)，不会将差动保护制动，差动保护就会动作出口。

为了防止类似情况再次发生，建议在允许的范围内适当减小25B 差动保护二次谐波制动系数整定值，并多做几次空投试验，保证差动保护不会动作出口。4

结束语

问题原因分析清楚后，该厂对25B 差动保护定值进行修改，差动启动门槛值由0.4A 改为0.45A ，二次谐波制动系数整定值由0.18改为0.15，45B 空投试验3次，25B 差动保护均可靠不动作。

参考文献:

1袁宇波，李德佳，陆于平，等.变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响[J].电力系统自动化，2005，29(6).

(收稿日期：2008-05-06；修回日期：2008-10-16)

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事故分

析28

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