2＃电抗器差动保护动作原因分析及对策.doc

2#电抗器差动保护动作原因分析及对策摘要本文对一起电抗器差动保护误动原因进行了分析，指出应对差动保护两侧电流互感•器的特性、差动 冋路阻抗进行比较分析，并全血复核保护定值，以避免在区外故障时，差动冋路中产生不平衡电流，发生 保护误动作关键词电抗器 差动保护 分析 对策1概述热电厂共有3台机组,#］、#2机组容量为15MW, #3机组容量为25Wo 2#电抗器电 压为6. 3KVO 2#发电机和2#主变均可通过2#电抗器向厂用6KVI1段负荷供电其系统简 图见图1所示07年1月18 口发生了一起因运行人员误操作引起的#2电抗器差动保护误 动作跳闸，造成厂用6KV1I段负荷失电的事故图1 热电厂2#电抗器系统简图2 2#电抗器差动保护误动事故经过07年1月18 H#2主变处于运行状态，#102开关、#352开关、#642开关、#212开关均处于合位，#2主变带厂用6KVII段负荷，此时厂用6KVII段负荷大约有1. 17MW0 # 201开关、#202开关和#320开关均处于分位运行人员发现#2主变35KV侧A相套管放 电，企图用厂用6KVT段带厂用6KVII负荷（合#202开关和#201开关），在合#202开关 时，#2电抗器保护装置差动保护动作出口，跳掉#2电抗器两侧开关（#642开关和#212 开关人通过#2电抗器故障录波所录取的故障电流看出最大流过#642和#212电流互感器二次侧的电流峰值达到了 24A多，从波形图中可以清楚的看出在#642CT二次冋路中第二个 波幅值出现了很大的不一样，幅值衰减比#212CT二次冋路快很多，幅值之差达到了 9A(# 212开关互感器二次值比#642开关大近9A)0远远大于差动保护启动定值3A,差动保护0 ” 启动，0.049 “动作出口，跳掉#2电抗器两侧开关。

3 2#电抗器差动保护动作原因分析电抗器的差动保护主要用來保护电抗器内部及其引出线上发生的多相短路，同时也可以 保护电抗器单相匝间短路和接地短路继电保护要求对于保护区内的故障，应迅速切除故障, 而对于保护区外的故障，保护不应动作很显然，此次2#电抗器差动保护动作是误动在 分析误动原因之前，让我们先來看一下电抗器差动保护的原理3. 1电抗器差动保护是按比较电抗器各端电流的大小和相位的原理来实现的即在电抗器 两侧装设性能和变比完全相同的电流互感器，其二次侧按环流法连接，即把电抗器两端的电 流互感器二次侧的止极性端子并极性相连，再将差动继电器的线圈并联接入，构成纵差保护, 见图2d)区外故障 (b)区内故障图2电抗器差动保护原理图当被保护电抗器外部故障时,Im=In,如果不计电流互感器励磁电流的影响，则流入电流 继电器的电流：Ij= Iw ・ Ini=( Im- lN)/n=O注：n ——电流互感器的变比当电抗器内部故障时，流入继电器的电流：fb= Imi +Ini=( Im+ lN)/n=IdId—归算到电流互感器二次侧的总短路电流如果Id大于差动保护的差动继电器的整定值(躲过【大I电流互感器误差出现的最大不平 衡电流)，则差动继电器动作，保护无延时跳开电抗器两侧的断路器。

3. 2事故后，调出2#电抗器差动保护装置CSC-231故障录波如图3所示，图3 2#电抗器差动保护装置CSC-231故障录波图图中，Idl、Ibl、IC1是2#电抗器#212侧开关侧A、B、C三相电流，M2、Ib2、Ic2 是电抗器#642开关侧A、B、C三相电流很明显，电抗器两侧电流曲线在发生故障后不一 致，当差流值与制动电流到达整定值，便发生电抗器差动单相动作通过调阅故障录波图， 为我们分析差动保护误动原因指明了方向事故后，我们对2#电抗器差动保护回路及保护 装置进行了检查3. 2 2#电抗器保护配置如图4所示图4 2#电抗器差动保护恥置示意图差动保护两侧电流互感器变比为600/5o图4中1LH、2LH为重庆嘉陵互感器厂生产， 型号均为LMZBJ1-10W1, 1LH为10P15级，2LH也为10P15级由于运行人员未釆取先合# 320开关再合#202开关的方式切换厂用电源，造成对■厂高变低压侧的反充电，在冋路中形 成很大的励磁涌流（励磁涌流即是变压器在合闸充电时，山于变压器的电感性加上合闸瞬时 供电电压的相角不确疋性会使充电存在7-9倍的励磁电流其至更大，这吋变压器的铁芯将 高度饱和，励磁电流剧烈增大。

三相变压器的励磁涌流与合闸时电源电斥初相角、铁芯剩磁、 饱和磁密、系统阻抗等有关，而口直接受三相绕组的接线方式和铁芯结构形式的影响対三 相变压器，山于三相电压互差120,空载合闸时三相电压的初相角不可能相同，所以三相励 磁电流不会都大，也不会都小，但肯定有一相励磁涌流大一些在空载合闸瞬变过程中， 励磁涌流的瞬变分量是按指数规律衰减的，理论上，只有时间为无穷大吋，瞬变分量才衰减 完毕，实际上,大约经历较短时间就认为瞬变分量衰减完毕，进入稳态,故瞬变过程经历的 时间较短，但最初儿个周期的冲击电流有可能使保护装置误动作我们通过#2电抗器故障 录波所录収的故障电流看出最大流过1UI和2LII电流互感器二次侧的电流峰值达到了 24A 多，从波形图中可以淸楚的看出在1LH和2LH二次冋路中第二个波幅值出现了很大的差值, #642开关电流互感器二次值同比#212开关相差9A之多（2LII电流互感器二次侧的电流幅 值衰减比1LH二次冋路中幅值快很多），远远大于差动保护启动定值3A,差动保护0”启动, 0. 049 “动作出口，跳掉#2电抗器两侧开关我们对#642开关两侧电流互感器做了伏安特性试验，发现没明显的差异，因通入的 电流值只有5A,在互感器额定工作区域范围内，并不足以说明问题。

通过查阅有关技术资 料，电流互感器的误差应在10%以内，要求保护用电流互感器在通过15倍其至20倍额定 电流情况下，误差不超过5%或10%,即不出现饱和同吋我们对#212和#642差动保护 的电流互感器二次负载的交流阻抗进行了试验，在二次冋路中均通入5A的交流电流，得到 如下表数据：二次通入电流5A开关编号ABC#2125.65V5.64V5.7V#64213.04V12.99V13.06V注：#212开关电流互感器二次线径为4mm2, #642开关电流互感器二次线径为2.5mm2o交流阻抗开关编号ABC#2121.131.1281.14#6422.6082.5982.612山上表可见1LH、2LH电流互感器二次交流负载阻抗相差一倍多，两电流互感器容量 —•致的情况下，我们根据所做的CT伏安特性图可知，饱和电动势Esa［约为60 V也就是 #642开关电流互感器在带2.6Q负载（实际）时，不计电流互感器内阻Z2,英饱和电流倍 数约为60 V/（2.6Qx5 A）=4.6；同样的计算#212开关,饱和电动势Esat同样约为60 V,亦 即#212开关电流互感器在带1.2G负载（实际）时，不计电流互感器内阻Z2,其饱和电流 倍数约为60V/（l.2Qx5 A）=IOo从以上的计算我们可以知道，#2电抗器差动保护两侧的电流 互感器饱和倍数相差很大，在电抗器一•次冋路中出现大的穿越性故障吋很容易出现一侧电流 互感器饱和，使差动冋路中产生很大的不平衡电流，当超过差动保护藥定值时，差动保护就 会误动出口。

我们从故障发生时故障录波波形看出，#202开关合闸后经过#2电抗器642 开关1LH电流互感器故障电流为24.915A,是电流互感器额定电流5A的4.983倍，故障电 流L2经超过了 #642开关电流互感器的4.6倍饱和电流,其第二个波形的峰值A相为3.9O4A, 而同一时间# 212开关A和的幅值为22.679A,差动保护两侧幅值之差达到18.775A,有效值 也达到了 10.840A,远远达到并超过#2电抗器差动保护的整定值8A, 0“启动差动保护， 0.049 “差动保护动作出口4 处理措施4.1测试差动保护电流互感器的二次负载阻抗应满足要求，将1LH电流互感器二次线径截 而增大为4 两侧二次负载阻抗相匹配4. 3为了避免差动保护的电流互感器在区外故障时或大容量电动机起动时I大I流过大电流出 现饱和而导致差动保护误动作，除了在设备选型上要确保选用容量足够的保护级电流互感器 外，对差动保护电流互感器必须进行定期校验，两侧的电流互感器伏安特性应接近4.4对于差动保护定值应根据现场实际情况进行定期校验核对，以防定值错误保护误动5 结束语差动保护的误动大多发生在新设备投运后或二次冋路变动后，此次差动保护误动主要原 因是电抗器差动CT的允许二次负载远远超过要求,在区外故障时流过电抗器的冇流分量和 励磁电流使CT严重饱和，变换到二次侧的电流比较小，使电抗器两侧CT的二次电流形成 比较大的差值，从血使电抗器差动速断保护误动。

因此 要求我们在新设备投运时，必须认 真验收，详细试验，做到图纸止确，符合运行实际，使新设备处于健康状态下投运此外, 根据实际情况复核差动保护定值，定期对差动CT进行校验，只有下大力认真做好每一•项检 杳工作，才能避免差动保护误动作参考文献：1.王奕《电流互感器饱和引起的保护谋动分析及试验方法》广东电力 20052.鲁景圧《继电保护自动装置及二次冋路》。