110kV变压器差动保护相序误接线技术分析
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【摘 要】 某110kv变电站#2主变差动保护差流越限告警，然后差动保护动作，主变及差动保护范围一次设备无异常。本文从继电保护、二次回路角度，运用Matlab的图形输出功能进行技术分析，提出改进措施。
【关键词】 差动保护 二次相序 Matlab
差动保护利用基尔霍夫电流定律工作，是变压器主保护之一，其保护范围是构成变压器差动保护的电流互感器（TA）之间的电气设备。引起变压器差动保护动作的原因多为变压器及其套管，差动保护各侧TA以内的一次设备故障；变压器内部故障；差动保护二次回路问题引起保护误动作；差动保护TA二次开路或短路，各侧TA二次电缆接线。
1 事故案例
以某110kV变电站运行方式为例，110kV 1#主变及10kV I母处检修状态；110kV 2#主变运行于110kV II母，带35kV所有负荷及10kV II段负荷。110kV 2#主变保护型号是WBH-812A/R1微机变压器保护装置（许继）。
2010年某日12时12分12秒800毫秒差流越限告警动作（定值为0.55A），14时14分14秒702毫秒110kV 2#主变WBH-812A/R1保护装置比率差动保护动作（定值为1.1A），110kV 2#主变102、302、502开关跳闸。差动电流A相=0.552A，B相=0.615A，C相=1.189A，制动电流A相=0.831A，B相=0.786A，C相=1.086A。
2#主变差动保护动作后，值班人员立即检查站内负荷情况及保护动作信息，2#主变差动保护范围内一次设备无发生故障的痕迹和异常，其他设备和线路无保护动作信号。主变油样化验及高压试验结果无异常。检查二次比率差动保护定值及保护逻辑均正确。分析保护动作报告及故障录波图发现2#主变中压侧电流相序与高、低压侧不符。随后现场保护人员对2#主变进行模拟量采样测试，判断为2#主变35kV侧TA二次回路接线可能存在错误。运用数字双钳相位伏安表（SMG2000B型）检查2#主变各侧TA电缆相序，发现302TA二次电缆A、C相序接反。处理后，恢复2#主变运行，测试向量正确。
查阅历史工作记录发现该变电站于2010年进行35kV母线改造，在母线恢复供电期间，因母线电压相序错误曾进行过一次倒相工作。因此，相对于2#主变中压侧来说，相当于TA二次电缆相序接错。
微机变压器保护由软件来进行相位校正和电流平衡调整，无论变压器是什么接线，各侧TA均可接成星形[2]。正常或者变压器差动保护范围外部故障时，流入差动继电器的电流是不平衡电流且小于差动保护定值，所以变压器差动保护不动作。差动TA二次电缆相序接线错误，将产生较大的不平衡电流，引起差流越限告警动作或差动保护动作。
2.1 中压侧TA二次A、C相序错误接线的向量分析
通过现场分析，按照现场排查发现的错误接线，即中压侧TA二次电缆A、C相序接反的接线方式，加模拟量采样值，差动回路电流值如表1所示。
变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y的转换方式，即Y侧进行相位调整。2#主变接线组别为Yn/Yn/-12-11，用Y侧电流进行移相，算法[3]如下：
（1-1）
以高压侧电流为基准，将中压侧和低压侧电流折算到高压侧的平衡系数分别为Kbm和Kbl，因为各侧差动电流互感器的接线为Y接线，所以接线系数为Km=Kl=1，幅值校正算法如下：
Kbm=Umnm/（KmUhnh） （1-2）
Kbl=Ulnl/（KlUhnh） （1-3）
运用Matlab编写程序，分别画出2#主变三侧差动回路电流及差动电流向量图，如图1。
分析图1得知，差动保护中压侧TA二次电缆A、C相接线错误时，差动电流明显增大，特别是C相电流明显增大，且差动电流三相不对称。负荷电流增大时，差动电流也增大。
为了便于观察中压侧TA二次电缆A、C相接反接线时流入差动继电器的差动电流向量变化趋势，分别画出A、B、C三相差动电流向量图，如图2至图4所示。
分析图2至图4得知，2#主变中压侧TA二次电缆A、C相序接反时，流入差动继电器的A、C两相不平衡电流呈增大趋势，随着负荷电流的增大而增大。差动电流达到差流越限动作门槛值（0.55A），主变差动保护装置差流越限告警信号；差动电流达到差动保护动作定值（1.1A），将引起主变差动保护动作，主变三侧开关跳闸。
2.2 中压侧TA二次A、C相序改正后的向量分析
保护人员调整中压侧TA二次电缆A、C相序错误接线，按照正确接线方式加模拟量采样值正常相序时加模拟量采样值，将表1中35kV电流A、C两相纠正过来，此时A4061=0.311A，相角=71.5°，C4061=0.302A，相角=192°。同样以d侧电流相位为基准，用Y侧的电流进行移相，移相算法同式（1-1）～（1-3）。2#主变三侧差动回路电流及差动电流向量图如图5所示。
分析图5得知，相序接线正确时，2#主变三侧差动回路电流三相对称。理论上差动电流非常小，进行简要分析计算存在误差。
为方便观察正确接线时流入A、B、C三相差动继电器的电流变化趋势，用Matlab分别画出A、B、C三相差动电流向量图，如图6至图8所示。
分析图6至图8得知，在差动保护TA二次电缆正确相序接线下，流入差动继电器的不平衡电流明显减小。正常情况下不至于引起差流越限告警误动作或主变差动保护误动作。
3 防范措施
3.1 加强变电站改造现场技术管理
该变电站35kV母线改造过程中，施工人员在未核对该站历史运行方式，将1、2#主变中压侧电缆A、C相进行调相处理，但未同时将TA二次部分进行相应相序调整。因工作衔接失误，在该变电站运行过程中也能未及时补做向量测试工作。加强现场技术管理和责任落实，严格执行现场标准制度，深化标准化作业，实现现场作业全过程的安全控制和质量控制。
3.2 加强变电站与调度通信设施建设及维护
由于此前上传调度监控组的告警信号不完善，本次差流越限告警信号未上传至调度监控组，所以没能够及时发现并安排处理。安排专人负责管理和维护通信设施，梳理各变电站远动信号，并分类校核，确保重要信息准确、正确上传。
3.3 标准化作业
应按规程规定定期对检查继电保护、自动装置及二次回路进行正常监视、检查及操作，及时发现继电保护及二次回路的缺陷。正确执行差动保护电流相序测试作业流程。继电保护装置、安全自动装置和自动化监控系统的二次回路变动时，应按经审批后的图纸进行，无用的接线应隔离清楚，防止误拆或产生寄生回路。
4 结语
将2#主变中压侧TA二次相序改正后，2#主变自投运以来安全可靠运行，没有出现差流越限告警和差动保护误动作现象。利用Matlab绘制图形，可以很直观的得到差动保护回路电流相序接错的向量图，为分析判别故障现象提供了依据。变电站改造、施工过程中应加强监护、衔接，二次回路的相序校正是必须要进行的一项工作。只有如此，主变的相序故障才可以完全避免的，确保设备的安全稳定运行。
参考文献：
[1]熊启新.变电站二次回路识图与分析[M].北京：中国电力出版社，2010.10.
[2]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材（下册）[M].北京：中国电力出版社，2009.7.
[3]上海超高压输变电公司.超高压输变电操作技能培训教材继电保护[M].北京：中国电力出版社，2007.9.