1、一起220KV主變差動保護誤動作的分析與探討 Analysis and Discussion on a 220kV-Transformer Differential Protection Malfunction (華北電力大學，河北 保定，071003；海拉爾供電局，內蒙古 海拉爾021000) 摘要 分析了某局海東變220KV變壓器保護裝置誤動作的原因，并提出相應的預防措施。關鍵詞 事故分析；保護誤動；預防措施1、事故簡述1.1事故前系統運行方式如下圖所示。圖11.2 事故經過7月31日西山變匯西線C相接地，匯西線PSL622保護裝置接地距離I段動作，經120ms后跳開斷路器，于5165ms

2、后重合閘出口， 5647ms后合上斷路器，因故障點未消失，距離后加速保護動作于5666ms加速永跳，于5807ms斷弧。 海東變主變WBZ-500H保護受西山變故障沖擊，中壓側相間阻抗一段三時限動作，5661ms跳閘。2. 事故分析西山變匯西線C相接地，匯西線保護動作跳閘，重合未成功，保護動作正確。海東變220KV主變保護為雙套保護，一套為南自WBZ-500H保護裝置，另一套為WBZ-801保護裝置，受系統沖擊，南自WBZ-500H保護裝置誤動作，中壓側相間阻抗一段三時限動作跳開主變三側。 經檢查，匯西線跳閘瞬間，海東變主變保護操作箱的三相電壓空開跳閘，使兩套保護失去電壓，其中南自WBZ-50

3、0H保護裝置三相失壓后，阻抗保護閉鎖邏輯不正確，未能正確閉鎖阻抗保護，使南自WBZ-500H保護裝置阻抗保護誤動作，跳開主變三側開關。 造成跳閘的原因如下：2.1經過分析，南自WBZ-500H保護裝置在PT斷線時未能正確識別并閉鎖阻抗保護，是該保護裝置的設計缺陷，并造成本次保護誤動作的主要原因。2.1.1WBZ-500H保護動作情況定值情況：WBZ-500H保護中壓側相間阻抗一段阻抗值為7.9歐,三時限3.9秒,靈敏角70度,反向偏移率為0%。 WBZ-500H保護動作情況故障時間:7-31- 14-9-8第一次動作跳閘時間：5661ms中壓側阻抗值 ZM=0.0(0.0)阻抗動作相是:BC系

4、統頻率:f=50hz故障時中壓側電流電壓為：Iam=0.95A Ibm=2.05A Icm=4.69AUam=0.05V Ubm=0.01V Ucm=0.01V Uom=0.05V2.2西山變保護動作情況7月31日西山變匯西線C相接地，匯西線PSL622保護裝置接地距離I段動作，經120ms后跳開斷路器，于5165ms后重合閘出口， 5647ms后合上斷路器，因故障點未消失，距離后加速保護動作于5666ms加速永跳，于5807ms斷弧。2.3、為了便于描述,現將海東變WBZ-500H保護與西山變PSL622保護動作情況用時標表示如下: 圖2 根據以上材料,作如下分析: 231、西山變匯西線保護

5、動情況分析：匯西線跳閘后，經巡線發現該線路下有裝卸車碰于C相導線，造成永久接地，從圖2分析，該保護動作時限符合要求定值要求。保護動作順序為0ms 保護啟動，從錄波圖上分析，匯西線經120ms后開關跳開，165ms重合啟動，5165ms 重合出（重合閘定值為5s），5642ms開關合上， 5666ms距離后加速出口，5807ms開關跳開。232、WBZ-500H保護動作情況 從2.1.2分析, WBZ-500H阻抗一段三時限動作時,三相電壓及另序電壓消失,三相電流均在額定電流范圍內,沒有故障特特征。但此時兩因素的影響（1）保護啟動。該保護采用相電流突變啟動方式，采用周/周比較，即i(k)-i(k

6、-n)- i(k-n)-i(k-2n)i， 匯西線故障后對系統造成了瞬間沖擊，海東變相電流突變量超過了起動門檻值,55 ms后該保護啟動。（2）該保護軟件設計上,保護啟動后自動延時6S.(3)空開跳閘后,三相電壓消失。三相電壓消失后，使測量阻抗降低，ZBC=UBC/IB-IC=0.0(0.0), 由定值可以看出，該保護動作特性為偏移特性圓，ZBC 位于動作區邊界。（4）三相電壓消失，保護已判斷為PT斷線，但在保護程序設計上設計了當PT斷線時，相電流達到80%Ie 時，保護閉鎖開放。故障時Ic=4.69A,大于80%* Ie=80%* 4.77 =3.816A，所以此時雖然保護已判斷為PT斷線，

7、但仍未閉鎖保護 ，阻抗保護開放。在5642ms時匯西線重合于故障點，系統再次受到沖擊，此時根據該保護程序設計原理（6秒內受到沖達到阻抗定值時無延時跳閘），阻抗保護一段三時限無延時出口跳閘。 結合以下圖說明。由上圖可以看出，受系統沖擊時 ，保護啟動，相間阻抗元件動作，符合條件，但由于此時TV斷線，該保護未能正確識別故障類型、閉鎖保護，匯西線5S后重合于故障點時（恰在WBZ500保護開放的6秒內）， WBZ500保護再次受到沖擊時無延時出口跳閘。由于阻抗保護受電壓影響較大，在三相失壓的情況下，很容易造成阻抗保護的誤動作，所以在各種微機保護的設計原理上均考慮在三相失壓情況下如何正確閉鎖保護，正確判別

8、系統震蕩與區內、區外故障。南自WBZ-500H保護裝置的PT斷線閉鎖判據為：（1）3UO =UA+UB+UC >8V ，且無電流突變（2） MaxUA 、UB 、UC <20V,且MaxIA 、IB 、IC >0.1In,根據故障時的數據分析,故障時的電流電壓符合第二條,裝置雖判為PT斷線，但在保護程序設計上設計了當PT斷線時，相電流達到80%Ie 時，保護閉鎖開放，所以此時該保護已判斷為PT斷線，但并沒能閉鎖阻抗保護,未能正確識別區內故障與系統沖擊。說明系統沖擊時該保護軟件的設計考慮不周,在系統受到沖擊時未能正確閉鎖保護，該軟件在如何判別區內故障與系統沖擊的原理設計上還有待

9、于進一步完善。24保護誤動原因分析綜上所述，保護誤動的原因有以下七點：（1）匯西線單相接地，系統受到沖擊（2）系統受到沖擊時空開跳閘，裝置三相電壓消失（3）ABCL不應設計成四極聯動空開，屬圖紙設計錯誤（4）軟件設計缺陷，保護啟動后無條件延時6S，為保護誤動設下了隱患，6S內系統任何沖擊都可能造成保護誤跳，一般情況下，當故障消失后即Ij<Ih.。j，保護應無延時立即返回，這也是繼電保護的基本特性。（5）在保護程序設計上設計了當PT斷線時，相電流達到80%Ie 時，保護閉鎖開放，該門檻值設置過低。（6）在PT斷線情況下，如何正確判別區內故障還是區外故障，如何防止系統干擾，該保護在設計思想上

10、還有不盡成熟。（7）電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點中保護原理12.9條規定“電壓二次回路一相、兩相或三相同時失壓，都應發出警報，閉鎖可能誤動的保護”。眾所周知，阻抗保護是利用電壓與電流的比值來判斷故障距離，在保護裝置已判斷為PT三相斷線的情況下，仍然開放阻抗保護，我局認為已失去了阻抗保護的意義，也不符合反措要求，該點有待于商榷。根據以上分析我局認為，在系統沖擊時造成裝置三相電壓消失，是保護誤動的外因。而該保護在阻抗保護設計原理上的諸多不完善之處是本次保護誤動的內因。3.采取措施及經驗教訓3.1更改圖紙設計，將裝置電壓A、B、C、L的四極空開改為三極空開，L進入裝置時不經過空開。3

11、.2由于現場繼電保護人員水平所限，不能及時發現保護軟件上的缺陷，為防止空開跳閘造成距離保護誤動，防止軟件設計上的缺陷，建議將全部有距離保護安裝單位的電壓空開的C相斷口并聯一個電容，在硬件上防止由于PT斷線引起距離保護誤動作。3.3在預試過程中，對二次電壓回路也要加電壓測試，檢查電壓回路有無異常。3.4建議廠家在軟件設計上提高抗系統沖擊、干攏能力，更新設計理念。尤其是在PT斷線后,系統受到沖擊時如何防止保護誤動作的設計上,應有成熟的理論依據。真正落實電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點中保護原理12.9條規定“電壓二次回路一相、兩相或三相同時失壓，都應發出警報，閉鎖可能誤動的保護”。3.

12、5 WBZ-500H保護裝置“保護啟動后，PT斷線時，相電流達到80%Ie 時，阻抗保護閉鎖開放”。在阻抗保護開放后，在如何鑒別故障類型（區內故障與系統沖擊、區外故障）的設計原理上還有待于進一步完善。3.6在上一條的80%Ie門檻值過低，保護容易誤動，應提高門檻值。否則在穿越性故障或相繼性故障時，保護裝置容易誤動作。3.7該保護程序上設計設計了保護啟動后無條件延時6S，為保護誤動留下了隱患。如6S內系統任何沖擊都可能造成保護誤跳。因此建議程序上進行更改為當故障消失后即Ij<Ih.。j，保護應無延時立即返回，才符合繼電保護基本原理。3.8鑒于繼電保護校驗工作的重要性，建議在每年的預試工作中，對于重要的220KV線路保護結合線路清掃進行一天的全部校驗，檢查保護動作邏輯的正確性及回路接線；110KV線路進行倒旁路方式逐條線路進行全部校驗。利用全站停電時間進行主變保護校驗、母差保護校驗及帶開關傳動以及