变压器保护案例分析

变压器保护案例分析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6220kV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220kV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40~80ms。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Ⅰ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105~130A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105~130A，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（0.3~0.5s）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Ⅰ母并列运行Ⅱ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Ⅲ段动作，同时2号主变中性点零序过流Ⅱ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：Ⅱ段1080A（一次值，下同），1s；Ⅲ段：264A，2s。2号主变中性点过流Ⅱ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Ⅱ段定值时，线路保护零序Ⅱ段及2号主变保护中性点过流Ⅱ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（正确）220kV某变电站变压器保护越级跳闸事故分析i3=538.8A3、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变本体至保护柜电缆，400m2、事故原因分析（等效图）出口继电器KM上的电压为UKM=U1+U2重瓦斯保护误动跳闸事故分析2、事故原因分析（动作电压）出口继电器电压为直流分量上叠加一脉动电压。检查KM动作电压仅为30%Ue，当KM上叠加的电压大于该电压时，就出现重瓦斯无故障跳闸的情况。重瓦斯保护误动跳闸事故分析3、措施及教训重瓦斯保护采用动作电压满足55%UeUdz70%Ue的出口继电器；且要求长电缆的动作功率应不小于5W；动作时间满足10ms~35ms，防止交流串直流后的脉动电压波使继电器误动。交流、直流回路不能共用一根电缆，图纸审查及竣工验收的时应高度重视。重瓦斯保护误动跳闸事故分析1、事故简述一起人员误碰二次回路造成的全站失压事故某班组对110kV变电站设备进行检修（范围为虚线框所示），包含110kV进线备自投装置自投功能调试。检修人员在备自投屏进行相关拆接线工作造成误碰，142断路器跳闸，全站失压。2、事故原因分析因142断路器处于运行，检修人员需接入模拟断路器进行相关试验。在拆除备自投屏142断路器出口跳闸线（33）时未用绝缘胶布将其包好，在后面的操作中，不慎将所使用的工具的金属部位把跳闸线与正电源误碰，发生142断路器跳闸的事故。一起人员误碰二次回路造成的全站失压事故3、经验及教训没有认真履行二次工作安全措施票在对运行中的二次回路进行拆、接线时，必须填用“二次工作安全措施票”，对拆除的线要用绝缘胶布包扎。未做好事故预想142断路器为唯一的电源，应有充分的危险点分析，确保142断路器可靠运行。没有执行工作监护制度该检修人员在进行该项操作时，同一班组其他成员未对其进行监护，事故发生几率大。典型“误碰”事故应对所使用的工具进行绝缘包扎。凭记忆操作进一步调查发现该班组未准备任何有关的二次图纸，工作的安全性和正确性不能保障。一起人员误碰二次回路造成的全站失压事故案例分析给我们的启示•现场检验•定值整定•运行分析提高业务素质水平•电业安全工作规程•继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定提高安全意识水平•专业管理•缺陷处理•图纸管理•工作票，二次安措票•按检验规程检验•避免惯性思维，避免经验主义规范检验流程•检验项目完整、试验方法正确•避免重装置，轻回路提高检验质量•国家电网公司十八项电网重大反事故措施•防