TA饱和引起变压器区外故障时差流速断动作的分析和改进措施

TA饱和引起变压器区外故障时差流速断动作的分析和改进措施

翟君毅翟颖超王伟利孙世勇郭姚超

（国网河南省电力公司平顶山供电公司河南平顶山467000）

1现场情况

某110kV变电站110kV为内桥接线，1号主变由110kVII段母线通过110断路器所带，1号主变带35kVI段，10kV段通过100断路器带I段和II段母线。1号主变运行接线图如图1所示。

图11号主变运行方式接线

2017年06月21日，暴雨、大风，某变电站110kV1号主变差动电流速断动作，动作值为18.07A，跳开110断路器、351断路器和101断路器，10kV母线所带全部用户停电。1号主变保护装置型号DSA-321。10kV7板“过流保护启动”动作，最大相电流30.475A，保护装置型号为PSL641U。

2原因分析

2.1变压器差动速断保护范围、动作原理和定值整定

保护范围：差动保护的保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分，包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。用来反应变压器绕组的相间短路故障、绕组的匝间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的接地故障。

动作原理：变压器在正常运行或者外部故障时，高、中压侧短路电流由母线流向变压器，为正值。低压侧电流由变压器流向母线，为负值。把变压器看成电路上的一个节点，由节点电流定理。流入的电流等于流出的电流，即向量和为0，所以差动电流Id=︱I高+I中+I低︱=0，差动保护不动作。

定值整定：动作电流整定值很大，大于励磁涌流值，依靠定值躲励磁涌流，不经励磁涌流、过励磁、TA饱和判据的闭锁，只要差流大于电流定值就可以快速跳闸。

2.2现场检查和分析

经检修和运行人员检查，1号主变定值整定、输入无误，二次电流回路正常，三侧断路器内未发现异常。10kV7板电缆出线出口处短路，电缆头炸毁，定值整定、输入无误，二次电流回路正常。

由上述分析可知10kV7板故障造成变压器差流速断动作，并且10kV7板故障属于变压器差流速断的区外故障。

（1）变压器区外故障差流速断为何动作

区外故障差动保护动作的情况有两种，一种是近区故障（故障点距变压器近）而故障电流很大；另一种是远区故障而故障电流很小（比变压器额定电流大的不多）。前一种故障时保护动作的原因，多因一侧的TA饱和，在差动元件中产生的差流特别大；后一种故障时保护动作的原因，多是两侧差动TA暂态特性相差大及差动元件定值整定有误所致。[1]

查看1号主变故障录波图形，如图2所示：

图21号主变故障录波波形

由图可知，10kV侧A，B相电流波形严重畸变，电流严重失真，I低不能正常传变电流幅值，从而产生差流。1号主变差流18.06A，低压侧变比为2000/5，经换算到低压侧电流应为7224/1.1=6567A。（1.1：低压侧平衡系数）。

1号主变带负荷后，进行相位测试，以低压侧Ua为基准，高压侧相位为：A相为237°，B相为357°，C相为117°；中压侧相位为：A相为58.9°，B相为178°，C相为298°；低压侧相位为：A相为20.1°，B相为140°，C相为259°；经检查分析，1号主变三侧电流互感器相位极性正确。

综上所述本次变压器区外故障差流速断动作，因故障点距母线很近，故障电流很大导致1号主变低压侧电流互感器饱和，不能真实反映故障电流，形成差流达到速断定值，1号主变差动速断保护动作，为保护装置的正确动作。

（2）10kV7板过流保护为何只启动

10kV7板发生出口短路故障，故障电流30.475A，超过过流I段定值9A，由于过流I段保护带0.5S延时；1号主变差流18.06A，差动速断电流定值16.6A，动作时间0S。1号主变差流速断抢先于7板线路保护动作，所以10kV7板“过流保护”只启动，10kV7板保护动作正确。

3改进措施

此次变压器区外故障引起差流速断动作，根本原因是TA电流变比选择不当，未进行严重故障或最大短路电流校核。现正在进行此变电站综自改造，利用停电机会将1号主变10kV侧TA换成大容量2400/5、伏安特性较好的互感器，故障排除。

参考文献：

[1]国家电力调度通信中心，国家电网公司-继电保护培训教材[D]，中国电力出版社。