变压器保护案例分析(石吉银)0908

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1、变压器保护案例分析 国网福建电科院 石吉银 以铜为镜，可以正衣冠 ； 以古为镜，可以知兴替 ； 以人为镜，可以明得失 。 案例分析的学习目的 促进学习 加深对继电保护系统的理解 提升技能 帮助改进设备检验和专业管理方法 提高事故调查水平 借鉴指导 指导日后的学习和工作 主变保护事故的主要类型 保护设备缺陷 二次回路异常 继保人员“三误” 装置电源 装置原理 元件损坏 CT性能不满足要求等 设计错误 接线错误 绝缘损坏 交流串直流等 误整定 误碰 误接线 据统计，近几年我国 220kV及以上系统继电 保护装置的不正确动作 中，由于各种人为因素 造成的约占50% 保护不正确动 作率约有2%！ 主变

2、保护典型事故案例目录 序号案例分析事故原因 1 主变压器空投时差动保护误动分析装置原理缺陷 2 区外故障变压器差动速断保护误动分析CT饱和致区外故障误动 3 主变压器中性点间隙保护误动分析间隙保护与相邻线路整定失配 4 主变压器零序方向过流保护拒动分析零序方向元件接反 5 主变压器过励磁保护误动分析相关人员未及时进行告警处理 6 220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故 分析 整定错误致保护失配 7 一起220kV主变保护区外故障误动的分析装置软件缺陷 8 重瓦斯保护误动跳闸事故分析交流串直流+直流失地 9 一起人员误碰二次回路造成的全站失压 事故 检修人员误碰 1、事故经过 某变电站220k

3、V变压器为180MVA自耦变压器，配置了 双重化主变微机保护（其中一套主保护为二次谐波制动原理 的比率差动保护，另一套为波形对称制动原理的比率差动保 护）。 当该主变检修结束复役合闸送电时，两套差动保护同时 出口跳闸。 主变压器空投时差动保护误动分析 2、事故原因分析 A相 差流 B相 差流 主变压器空投时差动保护误动分析 保护动作后，通过波形 一般较难判断是故障电 流还是涌流，需要做大 量的分析和一次设备的 检查，延误送电！ 2、事故原因分析 C相差流 C相差流二次谐波 C相涌流的二次谐波计算值小于整定值(15%)，谐波制动比 率差动动作；C相波形对称性好，波形对称原理比率差动也动作 。 主

4、变压器空投时差动保护误动分析 14% 3、二次谐波制动方式 分相制动逻辑（一取一） 当判断出某相涌流时闭锁该相差动，普遍采用。 缺点：有时某相励磁涌流大但是谐波含量低，保护将误动。 交叉制动逻辑（三取一） 任一项检测出涌流则闭锁三相差动。 缺点：谐波含量小的相真正有故障的时候不能正确动作。 主变压器空投时差动保护误动分析 4、防范措施 变压器空投时，短时投入交叉闭锁 如整定该时间为4080ms。 变压器空投时，采取修改定值的临时措施 提高差动启动值，降低谐波闭锁值 探寻新的谐波制动原理 Y或 Y会时二次谐波失真或减小，容易误 动。样本电流ia+xi0方法，可提高单相制动的可靠性 。 主变压器空

5、投时差动保护误动分析 1、事故经过 在某变电站一条110kV线路近端发生A相接地故障（故障 点离变电站约1km），线路保护段距离元件动作跳开断路 器，约1s后重合于故障线路，后加速跳开断路器。在合于故 障线路的过程中，变压器差动速断动作。 区外故障变压器差动速断保护误动分析 2、电流波形分析 中压侧各相电流 区外故障变压器差动速断保护误动分析 3ms 波形畸 变现象 重合于故障约 3ms后A相电流 出现CT饱和 2、电流波形分析 A相电流二次、三次谐波含量图 区外故障变压器差动速断保护误动分析 A相电流中二 次、三次谐波 含量超过CT保 护闭锁值，比 率差动被闭锁 2、电流波形分析 变压器三相

6、差流录波图 区外故障变压器差动速断保护误动分析 A相差流大于差 动速断定值5IN ，且不受CT保护 判据闭锁，15ms 出口跳闸 3、解决方法 重新审定中压侧CT的选型和变比，并使其满足 CT10%要求 差动速断定值可适当抬高 对差动保护，电流互感器可选用抗饱和能力强的电 流互感器（如TPY级） 区外故障变压器差动速断保护误动分析 1、事故经过 220kV线路B相遭雷击后发生接地故障，线路保 护跳开B相，同时2号主变220kV间隙零序保护2时限 动作跳开三侧断路器；线路B相跳闸后重合成功。 主变压器中性点间隙保护误动分析 110kV侧 存在电源 中性点直接 接地运行 中性点间隙 接地运行 B相

7、 接地 终端 线路 2、故障录波图动作时序分析 间隙过流定值： 100A/0.5s 主变压器中性点间隙保护误动分析 B相 接地 线路三相 同相电流 主变三相 同相电流 A、B屏 间隙电流 线路B 相跳闸 470ms后 主变跳闸 线路B 相重合 约105130 A一次电流 3、保护动作分析 220kV线路B相切除后，线路非全相运行，间隙电流 变小。由于110kV侧存在电源，在220kV双端非全相动作 时，流过2号主变220kV侧中性点间隙电流仍有105130A ，达到动作电流值（100A）。由于间隙动作的时间0.5s小 于重合闸时间0.8s，2号主变在线路重合成功前三相跳闸。 主变压器中性点间隙

8、保护误动分析 4、整改措施 放电间隙电流时空气电离后离子电流，返回系数低， 在非全相运行中可能不返回。因此，间隙零序保护动作时 间应与相邻线路重合闸时间配置，动作时间比重合闸延时 增加一个时间级差（0.30.5s）即可。 主变压器中性点间隙保护误动分析 5、间隙保护出口方式讨论 方式一：间隙零序过压和间隙零序过流合用延时元件 该方法若按躲过线路重合闸时间整定，间隙过压时动 作时间偏长，对保护变压器中性点绝缘不利。 方式二：间隙零序过压和间隙零序过流延时元件分开 该方式下间隙过压仍整定为0.5s，间隙过流可按躲过 线路重合闸时间整定，如整定为1.2s。间隙过流动作时， 表明间隙已击穿，绝缘可受到

9、保护，动作时间的延长不会 对变压器造成不利影响。 主变压器中性点间隙保护误动分析 1、故障前运行方式 主变压器零序方向过流保护拒动分析 合 1号主变 接地运行 2号主变 不接地 母并 列运行 母并 列运行 合 合 2、故障过程 主变压器零序方向过流保护拒动分析 1、永久 接地故障 2、重合于 故障拒动 3、零序方向过 流拒动，由不带 方向零序过流跳 三侧。系统变为 不接地 4、对侧主变 间隙过压保 护动作跳闸 5、复压过流 动作跳高压侧 6、 110kV母 线失压 3、#1主 变保护1 时限跳母 联 4、#1主 变保护2 时限跳本 侧 3、结论与整改措施 造成本站2号主变越级跳闸、110kV母

10、线失压、对侧变 电站主变跳闸的直接原因是1号主变零序方向元件接反。 主变零序后备保护中的方向元件不宜接中性点CT， 其方向元件应通过装置自产3U0、3I0实现。 主变压器零序方向过流保护拒动分析 1、事故经过 某500kV联变保护采用国外设备，其反时限跳闸启动 值和告警值无法分开。为避免变压器运行在危险的过电压 ，跳闸启动定值取545kV，返回系数0.96，则其返回电压 523kV。 某日，进行某线路操作时系统冲击过电压达到545kV ，联变过励磁保护启动，但由于当时系统电压高于523kV 造成保护没有返回，在此期间保护发出光字牌和音响告警 信号约2个小时，由于变电站运行人员没有及时汇报和处

11、理，保护延时达到后跳闸。 主变压器过励磁保护误动分析 2、要点分析 运行人员对保护装置原理理解不深，对本装置过励磁信号 未给与足够的重视。（国内装置过励磁告警段不跳闸） 反措要点：变压器过励磁保护的返回系数不低于0.96。 防止电压突变后过励磁保护不能在正常电压返回，使 过励磁保护达到动作时间误跳闸。 主变压器过励磁保护误动分析 1、事故经过 110kVST线因树枝搭接高阻接地，线路零序过流段 动作，同时2号主变中性点零序过流段动作跳闸，110kV 母线失压。 220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故分析 2、原因分析 查ST线零序过流保护整定值： 段1080A（一次值， 下同），1s； 段：

12、264A，2s。2号主变中性点过流段 定值：344A，2s。 ST线A相高阻接地，短路电流不规则上升。当电流增 加到超过2号主变中性点过流段定值时，线路保护零序 段及2号主变保护中性点过流段均动作。 220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故分析 2、原因分析 查整定计算书，整定计算人员在对2号主变110kV侧中 性点零序过流保护定值计算时，错误把主变零序等值电路 绕组漏抗电流当成中压侧零序电流。 Kfz0=I3/I1=538.8/1867=0.29，Idz=1.1 0.29 1080=344A（错误） Kfz0=I2/I1=1867/1867=1，Idz=1.1 1 1080=1188A （正

13、确） 220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故分析 i3=538.8A 3、经验教训 本次事故是由于整定计算人员对变压器零序分支系数 计算错误所致，应提高整定计算人员的业务技术水平，加强 系统保护原理的培训。 220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故分析 1、事故简述 一起220kV主变保护区外故障误动的分析 事故前，所有断路 器均在合位。1、2号主变 110kV侧中性点均接地运 行，所接馈供变压器中性 点均间隙接地。主变容量 180MVA，接线组别为 Ynyny+d-12。 某日甲线A相单相接 地故障，1号主变两套差 动保护动作，跳开三侧断 路器。 接地 运行 间隙 接地 2、事故原因分析

14、主变仅高压侧流过零序电流！ 一起220kV主变保护区外故障误动的分析 接地故障处 零序电压源 高压侧绕组流 过零序电流 平衡绕组内 零序电流 中压侧馈供 变压器间隙 接地，零序 阻抗开路 2、事故原因分析 主变保护纵联差动Y侧电流一般会有滤除零序电流的 措施，为什么1号主变会误动呢？ 经检查发现，该主变保护接线组别若选择Ynynd-11 时，具备差动保护滤零措施，而选择Ynyny-12时则无滤零 措施。 一起220kV主变保护区外故障误动的分析 3、措施及教训 措施：厂家修改程序，将接线形式为Ynyny-12时的零序电 流增加滤除零序电流的功能。 教训：应加强基建新投运保护的验收，特别是第一次使用 或较少使用的保护装置应重视程序逻辑的验收。 一起220kV主变保护区外故障误动的分析 1、事故简述 某500kV变电站3号主变压器运行中无故障跳闸，查 重瓦斯保护动作，同时L6线路间隔有直流回路接地信号 。进一步检查发现L5线路间隔隔离刀闸开关操作机构到 隔离开关控制箱的一根控制电缆中直流正电源与交流 220V火线的芯线间的绝缘为零，对地绝缘只有几欧姆。 重瓦斯保护误动跳闸事故分析 2、事故原因分析（系统示意图） 重瓦斯保护误动跳闸事故分析 直流绝缘 监视电阻 正极对 地绝缘 主