220kVXX变2号主变差动保护动作分析报告

动作分析报告

一、事件前运行方式

220kVXX变1号、2号主变并列运行供110kVⅠ、Ⅱ组母线，110kVⅠ、Ⅱ组母线通过母联112并列运行

二、设备情况

（一）220kVXX变220kV1号主变于2005年5月10日投运。 

220kVXX变220kV2号主变于2006年12月31日投运。

（二）XX变220kV2号主变首检时间：2007年09月09日。

（三）XX变220kV2号主变部检时间：2009年06月12日。

（四）XX变220kV2号主变全检时间：2012年07月25日。

（五）220kVXX变2号主变第二套保护装置采用南瑞继保RCS-978YN（2014年8月14日由RCS-978E升级为RCS-978YN，升级仅更换CPU插件）；软件版本号：1.10；效验码：B03E  21；CT变比：1200/5。

（六）220kVXX变2号主变生产厂家为XX变压器电气股份有限公司。

（七）220kVXX变母线短路电流水平

表1：220kVXX变母线短路电流水平

（一） 2014年12月15日08时01分39秒，220kVXX变电站 2号主变保护动作情况：220kV2号主变第二套保护纵差比率差动58ms动作跳主变三侧202、102、302开关。

四、保护动作分析

（一）保护动作分析

事件发生后，XX地调保护组收集220kVXX变主变故障录波信息（附件4-1）、2号主变第一套、第二套保护录波图（附件4-2）、110kV线路保护故障信息（附件4-3）。经过对比发现，在220kVXX变主变故障录波的同时，XXⅡ回线路发生B相故障，导致主变B相有较大区外故障电流流过。2号主变第二套保护（RCS-978YN）比率差动保护动作，差动电流值1653.37A(3.5Ie)，故障录波故障相别B相。2号主变第一套保护（RCS-978YN）差流值基本为0A，因此可以初步判断：由于区外故障引起主变稳态比率差动保护动作。

2号主变第二套保护（RCS-978YN）的保护信息中故障时B相电流如图2所示： 

图2：第二套保护中压侧电流

从电流波形的角度分析，2号主变中压侧B相电流曲线呈锯齿波形，A、C两相电流波形平滑，进一步判断区外故障引起B相TA饱和，TA饱和后导致变压器稳态比率差动保护动作。第二套保护的录波分别如图 3和图 4，故障时高压侧三相电流分别为 1.96A 、8.8A 和 0.94A ；中压侧三相电流分别为5.03A 、14.10A 和 7.34A ；低压侧三相电流基本为0；三相差流分别约为1.65Ie、3.37Ie 和1.71Ie。A 相和C 相CT 有不同程度的饱和，B 相CT 严重饱和，导致产生很大差流。

图3：第二套保护各侧电流波形

图4：第二套保护中压侧电流电压波形

RCS-978YN 无饱和判据的比率差动动作方程和动作特性见图4，无TA 饱和判据区只经过TA 断线判别(可选择)，励磁涌流判别即可出口，不经TA 饱和判别。它利用其比率制动特性抗区外故障时TA 的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA 饱和时能可靠正确动作。

图5：稳态比率差动保护的动作特性

由于区外故障时中压侧CT饱和，导致主Ⅱ保护RCS-978YN感受到很大差流（见图3和图4）。起动约10ms后，B相差流达到2Ie，制动电流约2Ie（计算差动制动门槛为1.92Ie），进入无TA饱和判据区，此时差流中的二次谐波含量约47%，涌流判别元件闭锁比率差动保护。故障持续期间，B相差流约3.35Ie，制动电流约2.68Ie，始终在无TA饱和判据区。当差流中的谐波含量下降后，涌流判别元件开放比率差动保护，比率动保护动作。

（二）现场设备检查：

通过对以上信息的分析，此次事件是由于2号主变110kV侧TA饱和后使得第二套保护稳态比率差动保护动作。梳理2号主变的电流回路的配置情况：

图6:2号主变110kV侧保护配置情况

2号主变第一套保护采用110kV进线断路器 TA，第二套保护采用的是主变110kV套管 TA 。为了进一步确定是否是TA饱和引起主变保护动作，现场对进线侧TA和套管TA进行伏安特性测试数据见附件3。从数据上可以看出：进线断路器TA ABC三相电流互感器的伏安特性拐点电压在230-252V之间，满足保护抗饱和能力;而进线套管测量级TA ABC三相电流互感器的伏安特性拐点电压均为17-18V之间，当110kV系统发生穿越性故障时，穿越性电流很容易使得该TA饱和。按照网省公司标准电流互感器选型时，保护绕组不会选用抗饱和能力较差的。所以判断接入主变第二套保护装置的中压侧电流回路接入了测量或计量绕组上。

现场对中压侧套管TA回路二次接线（三相接线一致，选单相示意，如图7所示）进行核实时发现，#2主变第二套保护接入至测量级的二次绕组（抽头标记1-5）。

图7：套管TA接线盒接线示意图

图8：套管TA铭牌参数

（三）根本原因分析

1、设计图纸存在错误，存在图实不符的问题，误将保护用电流回路设计接至测量绕组。

2、施工人员照图施工，未认真核对设计端子图、原理图与变压器厂家内部配线是否相符，也未核对实际设备铭牌及TA测试数据，仅按照设计端子图及接线图和经验进行施工接线，导致测量绕组误接于保护回路。主变第二套保护装置中压测电流回路如图9所示。

图9 （主变第二套保护装置中压侧电流回路图）

3、从图10中也可以看出设计图标注存在标准不清的问题，图10中标蓝色部分(A/B/Cm)在示意图和接线图中其标注方向均位于主变套管进线侧，图10示意图中靠(A/B/Cm)进线侧第一个绕组为16LH（A3/C3），图10接线图中靠(A/B/Cm)进线侧第一个绕组标注为A1/C1（在示意图中（A1/C1）表示的是18LH），并且图10接线图中未标注绕组编号、变比、准确级等信息，示意图与接线图的标注不一致容易引起施工人员将16LH与18LH位置混淆。从图9中也可以看出主变本体端子箱是将A1\\C1接入主二保护。

4、XX供电局参加验收人员存在有章不循的现象，未按照新设备投运验收规范的相关要求，结合设计图纸、厂家说明书、实际设备铭牌及现场试验报告核实实际接线，导致验收阶段仍然没有消除回路错误的隐患。

图10：2号主变本体接线箱二次接线安装图部分截图

综上所述，设计图纸存在错误，存在图实不符的问题，误将保护用电流回路设计接至测量绕组，施工人员未认真核对设计图与实际变压器厂家配线，凭经验及接线图施工接线， XX供电局参加验收人员存在有章不循的现象，未按照新设备投运验收规范的相关要求，结合设计图纸、厂家说明书、实际设备铭牌及现场试验报告核实实际接线，导致验收阶段仍然没有消除回路错误的隐患，是造成此次错误接线的直接原因。

五、故障处置

现场对TA接线盒上接线进行改接，将第二套主变保护CT绕组接到端子6及端子10，按图8铭牌参数图所示，为变比1200/5的保护级绕组，整改后套管TA接线盒见图11。

图11：套管TA接线盒改接线示意图

改接完成后，进行伏安特性试验，实验数据见附件3，ABC三相电流互感器的伏安特性拐点电压均为229-241V之间，具有一定的抗饱和能力，满足保护运行要求。

六、故障原因

（一）直接原因

220kVXX变2号主变第二套差动保护TA绕组误取为测量绕组。110kVXXⅡ回线线路故障后，XX变2号主变第二套差动保护TA饱和，差动继电器的差动电流达到变压器差动保护动作定值，差动保护动作。

（二）主要原因

设计图纸存在错误，将#2主变第二套保护中压侧电流回路设计接到中压测套管CT测量级绕组上，在调试验收阶段，没有严格按照验收规范开展验收工作，导致回路错误的隐患在新设备投运之初没有消除。

（三）间接原因

XX供电局在设备运行8年过程中，严格按照保护检验周期共进行了3次检验，分别是2007年9月的首检、2009年6月的部检和2012年7月的全检，但三次检验工作均没有严格执行相关检验规程的要求，对保护装置的所有二次回路进行全面检查，导致在投运后的三次检验工作中均没有发现CT绕组接线错误问题。

七、暴露问题

（一）XX省电力设计院的设计图纸存在图实不符的现象，错误的设计图纸给后续的整个安装、调试和试验验收工作埋下隐患。

（二）XX送变电工程公司施工人员未认真核对XX省电力设计院设计的端子图、原理图与XX变压器电气股份有限公司厂家内部配线是否相符，也未核对实际设备铭牌及测试数据，仅按照设计端子图及接线图和经验进行施工接线，导致测量绕组误接于保护回路。

（二）监理单位XX电力建设监理咨询有限公司未认真履行监理职责，未对施工图纸进行全面了解，导致施工质量管理不到位。

（三）XX供电局参加验收的人员存在敷衍了事、不负责任的问题，未结合设计图纸、厂家说明书、实际设备铭牌及现场调试报告核实实际接线，导致整个验收质量得不到保证，没有将接线错误的问题在验收阶段消除。

（四）XX供电局在8年的运行维护过程中，共进行了三次检验工作均没有严格执行相关检验规程的要求，对保护装置的所有二次回路进行全面检查，导致在投运后的三次检验工作中均没有。

（五）XX供电局在故障信息分析及上报中存在管理问题。事故发生时，XX变#2主变和110kVXXⅡ回线同时跳闸，但是XX供电局未及时将地区电网110kV线路同时跳闸的信息反馈中调，对故障关联敏感程度不足；事故发生后，XX供电局未能及时上报相关资料，资料提供不及时给事故分析造成了困难。

八、整改措施

（一）220kVXX变110kV系统为双母线带旁路接线方式，1号主变第二套保护中压侧电流也取自升高座套管TA，对1号主变故障时电流波形分析可知，1号主变故障时刻电流无畸变问题，初步判断1号主变保护绕组接线无问题，待停工期过后（2015年1月初），立即停电进行电流回路检查。

XX供电局负责，2015年1月15日前完成。

图12  1号主变故障时刻第二套保护中压侧故障电流

（二）强化基建验收作业的管控，严格执行《南方电网基建工程项目验收作业标准》，要求将CT二次绕组接线正确性的检查在源头上就要管控住，并修编相关验收作业指导书，强化对CT二次绕组接线正确性检查项目的管控。按照《220kV继电保护定检作业指导书编制规范》的要求，在检验周期内发生二次电流回路变更的应重新检验。

各供电局负责，长期。

（三）类似于220kVXX变#2主变保护的有旁路开关带路的保护要求尽快完成检查。首先利用二次安装图纸进行核查或利用近区故障保护启动录波情况进行核查，设备具备停电时进一步安排核查。

各供电局负责，2015年6月30日前完成。

（四）开展CT二次电流绕组接线正确性的专项检查，要求能结合图纸资料进行核实的，110kV及以上厂站要求2015年6月底前完成，不能结合图纸资料进行核实的，应该安排停电进行核实CT二次回路接线正确性，220kV及以上的厂站要求2015年底全部完成。

各供电局负责，2015年12月31日前完成。

（五）进一步规范作业指导书中对电流互感器二次回路检查的相关要求，明确强调在停电开展保护装置定检工作时，必须进行电流回路的检查工作，作为定检工作的主要内容存档备查。

各供电局负责，长期。

（六）加强继电保护专业管理，加强保信系统使用的培训，尽快提高人员的专业技能，在电网故障情况下，迅速、准确判断保护动作的原因，及时报送保护信息。

XX中调负责，2015年6月30日前完成。

附件：1、预试定检报告

2、设计图 

3、试验报告

4、录波图

5、保护装置报文