浅析内桥接线方式下主变差动保护差流过大原因与定值整定方案

摘要：本文主要通过内桥接线保护配置及案例浅析内桥接线变电站主变差动保护差流过大原因，针对性提出解决措施及定值整定方案。

关键词：内桥接线 差动保护 差流过大 原因 解决措施 定值整定 方案

Abstract:This paper mainly analyzes the reasons why the main variable differential protection flow of the inner bridge wiring substation is too large through the internal bridge wiring protection configuration and cases, and puts forward targeted solutions and fixed-value rectification plans.

Key words:Internal bridge wiring, differential protection, excessive differential flow, causes, solutions, fixed value rectification scheme

                    图1 内桥接线图

1、内桥接线常规运行方式

1) 3个断路器DL1、DL2、DL3合上，两条线路并列运行。

2) 1号主变或2号主变停运检修，两回线同时向不停运的变压器送电。

3) DL1、DL3合上运行， DL2热备用，线路2为线路1的备用供电电源，采用备自投进行投切。

2、内桥接线保护配置情况：

2.1、线路保护

在内桥接线变电站（110kV及以下电压等级）中，一般情况下，本站为线路的电能终端站，线路保护安装在本站线路的对侧变电站中，在本侧，主变的高后备保护可作为线路保护来配置。另外，某些内桥变电站安装有110kV线路保护，那是因为从线路1输入的电能通过内桥和线路2向别的变电站输出，在线路2处安装线路保护。

2.2、主变保护

主变保护配置和普通主变保护配置的区别

关键在于CT选用及保护出口的问题。

1)当1号、2号主变分列运行，也就是内桥开关在断开位置，这种运行方式就是正常的双绕组变单独运行方式，对于主变来说是简单的一进一出，差动保护没有任何误动的可能，可靠性很高。

2)当只有一条进线运行，另一条进线备用，内桥开关在合位。以对1号主变差动保护动作情况为例进行分析：

d1、d2点故障时主变差动保护均能正确动作；

d3点故障时，此故障发生在1号主变差动保护范围之外，CT1、CT3中流过故障电流。此时，对于内桥接线主变差动保护，其内桥开关差动CT二次侧是分别进装置还是差接后进装置，对保护结果将产生不同影响。

  2.3、桥开关保护

桥断路器保护可选择限时电流速断保护、充电保护、断路器失灵保护等。

1)两条线路并列运行

当1号主变发生区内故障时，差动保护拒动，限时电流速动保护将在Δt时刻跳开DL3，避免了线路L2和2号主变停运，减小了事故影响范围。同理，当1号主变差动保护停用，限时速段保护可用做DL1和DL3之间短线路的保护。另外，若1号主变故障，则跳开DL1和DL3，当DL3失灵时，失灵保护经一延时，直接跳开DL2和2号主变总出口。

2) 两条线路分列运行

a、DL1、DL3在运行，DL2在热备用（即线路1在运行、线路2在热备用）此时采用进线备投方式，即一进线带两主变运行，无论进线故障由线路保护跳开进线断路器1DL，或主变故障跳开1DL和3DL，备自投装置检测到母线无压、线路2有压、线路1无流，经一时限跳DL1，确认其跳开后，备自投动作合上DL2；

b、DL1、DL2在运行，DL3在备用，此时为桥开关备方式，投当DL1因故障而跳开，备自投装置检测到I母无压、II母有压、线路I无流，经一时限跳DL1，确认其跳开后，备自投动作合上DL3。

3、110kV变电站案例：   

某日，变电站进线Ⅰ线及主变压器T1停电检修,Ⅱ线给主变压器T2送电。15:35后Ⅰ线与主变压器T1检修工作全部结束。

1) 17:23通过内桥开关QF3空投T1,T2差动保护动作于跳开T2各侧开关。由T2差动保护故障录波显示,高压侧电流出现直流偏移。

2) 17:28用进线Ⅱ线通过QF2空载合闸T2时,T2的差动保护再次动作于跳闸。

3) 17:30拉开QS2刀闸,即退出T2,再次通过内桥开关QF3空投T1时,T2的差动保护再次动作于跳闸,使得合闸失败。17:40在断开QS2刀闸的情况下,将T2的差动保护压板退出,通过QF3送T1成功,但T2的差动保护装置本身仍然判断内部故障并显示跳闸。本次事故过程中T2在退出状态,中、低压侧电流为0。

3.1原因分析

1)先看上述第3次事故，在T2退出运行情况下,理论上高压侧电流应为0。而合闸QF3空送T1会产生幅值很大且包含有大量非周期分量的励磁涌流。此涌流流过TA1和TA2,在涌流持续的暂态过程中,由于TA1和TA2传递特性不一致,产生数值较大的差电流,且差流是逐渐增大之后又逐渐衰减,这符合TA的暂态饱和特性,故可能导致差动保护误动作。

2) 再看第2次事故。由于空投变压器时会产生数值相当大的励磁涌流,其大小与变压器内部的剩磁和合闸角有关。本事故中后期通过对故障录波器中电流的分析发现,励磁涌流出现间断角,并且偏向时间轴一侧，且励磁涌流的暂态过程中二次谐波含量的最小值低于10%。而通常的二次谐波制动参考定值为15%~20%。在本方案中差动保护的二次谐波制动采用分相闭锁方式,这种方式在变压器合闸于故障时能快速切除,但在涌流时不能保证可靠闭锁,造成差动保护误动。

3) 在分析第1次事故前，先来解释一个名词：“和应涌流”，当发电厂或变电所内母线上连接两台或两台以上的变压器时，如果一台变压器进行空载合闸，在变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌电流，称作和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关，交替产生。当变压器的励磁涌流处于峰值附近时，母线电压的瞬时值较低，此时不会产生和应涌流；当变压器的励磁涌流处于间断期间，励磁涌流为零；母线电压恢复到额定电压附近，变压器在励磁涌流的直流分量和高电压共同作用下将产生和应涌流。和应涌流的性质不仅取决于变压器是否空载，还与变压器中性点是否接地有关。中性点不接地时，将只产生励磁涌流，不产生和应涌流。

4) 发生励磁涌流时,可能会存在某一相二次谐波含量较小的情况,为防止变压器空载合闸时误动,采用二次谐波“或门”闭锁方式(或称“交叉”闭锁方式)明显优于采用分相闭锁方式。

5) 和应涌流中非周期分量衰减慢,二次谐波含量较小。因此,传统采用二次谐波闭锁判据的比率差动保护可能会存在误动的情况。为此,在满足灵敏度要求的前提下,可适当提高变压器差动保护的启动值,也可将2台变压器安排到不同的母线分段上启动。

3.2解决措施

1)本次事故中内桥接线方式的T2差动保护误动,其进线TA和桥开关TA的二次侧电流是先差接,然后再接入保护,这与TA1和TA2分别接入保护有差别。因此,对于内桥接线方式,主变压器差动保护应将高压侧的桥开关TA、进线TA,以及中、低压侧TA分别接入差动保护装置。

2)内桥接线变电站主变压器差动保护的高压侧电流自进线TA和内桥TA,当并列运行的其中一台变压器空载合闸或发生区内外故障时,均会导致进线TA和内桥TA一次侧通过很大的励磁涌流或短路电流。为防止TA暂态特性不一致的情况引起的误动，应在条件允许的情况下可以通过提高TA的准确限值系数、提高TA变比以及降低TA二次侧负载阻抗等方法来减小该不平衡电流。另外,还可将P级TA更换为剩磁系数较小的TP级,以进一步减小TA暂态特性不一致的影响。

3) 发生励磁涌流时,可能会存在某一相二次谐波含量较小的情况,为防止变压器空载合闸时误动,采用二次谐波“或门”闭锁方式(或称“交叉”闭锁方式)明显优于采用分相闭锁方式。

4) 和应涌流中非周期分量衰减慢,二次谐波含量较小。因此,传统采用二次谐波闭锁判据的比率差动保护可能会存在误动的情况。为此,在满足灵敏度要求的前提下,可适当提高变压器差动保护的启动值,也可将2台变压器安排到不同的母线分段上启动。

4、定值整定方案：

为保证高峰负荷期间供电可靠性，主进线侧开关高后备保护考虑串带两站总主变容量不能仅考虑本站主变容量，分段开关保护考虑通过电流所带主变的总容量（含本站和串带站），低后备保护均按各自的主变所带线路总容量考虑，并给予一定的裕度系数。

参考文献

[1] 电力工程设计手册.变电站设计.中国电力出版社.2020

[2] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答.中国电力出版社.2010

[3] 黑龙江省电力有限公司调度中心.现场运行人员继电保护知识实用技术与问答（第二版）.中国电力出版社.2007

[4] 电力工程设计手册.火力发电厂电气二次设计手册.2020

作者简介：

胡艳允，女，汉族，本科，河南周口，工程师，1982年08月生，主要研究方向：发电厂及电力系统、电气工程及其自动化以及继电保护专业。

韩保平，男，汉族，本科，河南项城，工程师，1974年11月生，主要研究方向：电力系统及其自动化专业。