牵引变电所馈线雷击引起主变差动保护误动分析
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【摘 要】通过对两起馈线雷击引起主变差动保护误动的故障数据及故障波形进行分析，找出了故障原因，提出了解决办法，并取得了预期效果。
引言
牵引供电系统中触碰网设备因为露天架设在室外，运行环境阴恶，每逢雷雨天气，接触网极易遭受雷击造成牵引变电所馈线保护动作。2010年6月，京沪线平原、界河牵引变电所馈线接触网设备因雷击先后引发主变差动保护误动，现将两起保护误动情况进行分析。
1、故障概况
2010年06月02日22时29分33秒603毫秒，平原变电所1#主变跳闸，差动保护动作，自投取胜。故障数据：高压侧UΒC=76.26V，高压侧IC=2.48A，低压侧Iβ=2.48A。
2010年06月23日07时25分13秒129毫秒，界河变电所2#主变跳闸，差动保护动作，自投取胜。故障数据：高压侧UΒC=86.68V，高压侧IC=2.78A，低压侧Iβ=2.35A。
2、故障数据分析
2.1保护定值
平原变电所1#Β：差动电流ICD=0.3A；平衡系数KPH=0.96；二次谐波闭锁15%；
界河变电所2#Β：差动电流ICD=0.25 A；平衡系数KPH=1.28；二次谐波闭锁15%；
2.2基础数据
平原变电所：主变型号S6-QY-20000+20000/110，高压侧流互变化300/1，低压侧流互变化1250/1，馈线侧流互变比800/1。
界河变电所：主变型号S6-QY-20000+16000/110，高压侧流互变比400/1，低压侧流互变比1250/1，馈线侧流互变比1000/1。
2.3故障数据分析
遵照跳闸数据计算平原变电所1#Β差动保护动作时的差动电流为：
ICD=IC-Iβ/KPH=2.48-2.48/0.96=0.10A
处理的差动电流没有超过1#Β差动保护整定值，从计算结果分析，平原变电所1#Β差动保护动作不正常。
根据跳闸数据计算界河变电所2#Β差动保护动作时的差动电流为：
ICD=IC-Iβ/KPH=2.78-2.35/1.28=0.95A
计算的差动电流超过2#Β差动保护整定值，从计算结果分析，界河变电所2#Β差动保护动作正常。
3、故障录波分析
使用波形分析软件对平原、界河两变电所主变差动保护故障波形进行分析，具体如下（图1、图2）：
3.1两高压侧电压波形大概相同，都属正常的正弦波形，中间相UΒC电压略有下降。
3.2平原变电所高压侧电流IC、低压侧电流Iβ波形都出现了危急的变化。
3.3界河变电所高压侧电流IC为正常的正弦波形，低压侧电流Iβ波形却出现了危急的变化。
3.4两高压侧电流IC中二次谐波含量很小，不到10%；低压侧电流Iβ中二次谐波含量较高，超过40%。
3.5通过工具软件分析，差动保护动作过程中，两所高压侧电流IC和低压侧电流Iβ间出现了相比大的差电流。
4、跳闸原因分析
4.1跳闸霎那间，两所值班员都听到室外强烈的雷电声。
4.2由于两变电所馈线跳闸均为近端短路，短路电流非常大，且在雷电作用下，短路电流中产生了较大的直流分量，造成主变高、低压侧电流互感器或差动保护装置中的电流变送器出现饱和现象，导致故障电流波形发生畸变。因高、低压侧电流波形畸变特性不同，加之电流相量也发生了变化，导致差动保护装置中主变高、低侧产生较大的差流，造成主变差动保护误动。
4.3两变电所保护用电流互感器准确度等级均为10P15级，上述馈线短路产生的故障电流不会造成流互饱和。对主变差动保护装置交流插件试验时发现，当流入插件的交流电流中含有较大的直流分量时，插件中的电流变换器会出现饱和现象，电流波形会发生畸变。
4.4由于跳闸报告上的数值均为有效值，在电流波形发生畸变的情况下，采用有效值计算得出的差流值，因未考虑相位不同产生的影响，与实际的差流值存在较大的误差。这就是平原变电所根据跳闸数据计算的差动电流没有超过保护整定值的原因。
4.5由于故障时主变主保护装置中高压侧电流二次谐波含量较小，不足10%，故比率差动保护二次谐波闭锁未启动。但通过离散分析，发现故障时主变高低压侧差电流的二次谐波含量仍较大，超过了的二次谐波闭锁整定值。
5、措施
5.1增强主变主保护装置中电流变换器的抗饱和能力，消除外部故障时直流分量引起的波形畸变。
5.2改进主变主保护装置中比率差动二次谐波闭锁判据，由高压侧二次谐波闭锁改为高低压侧差流二次谐波闭锁，增强外部故障时比率差动保护的二次谐波闭锁能力，提高保护装置动作可靠性。
6、结束语
随着牵引供电系统的日益发展，微机保护装置得到广泛应用，保护装置的硬件水平不断提高，多种保护原理综合运用，保护装置的可靠性、灵敏性和精确性明显提高。但在实际运行中，牵引变压器比率差动保护误动现象仍时有发生。