主变差动保护频繁启动原因分析及处理

杨先伟，乔吉锋

（华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙·里底水电厂，云南 迪庆674606）

1 引言

里底电站主变电气量保护为双重化配置，采用南瑞继保PCS-985 TW 型变压器保护装置。1 号主变投运前已通过高压侧断路器对主变及厂高变进行5 次冲击试验，以检查主变差动保护定值能否躲过励磁涌流的冲击，通过对录制冲击波形（励磁涌流曲线）的分析，识别励磁涌流对变压器的影响，明确了差动保护定值的合理性。同时，检查了所有的PT 电压、相序、相位，均正确无误。但1 号机组带负荷试验过程中及正式投产后，主变差动保护频繁报“保护启动”，此故障可能造成主变差动保护误动，给主变安全稳定运行造成较大影响。其次，保护频繁启动可能烧损装置内部继电器，导致主变差动保护装置故障。

表1 主变参数表

2 原因分析

对主变保护高压侧CT 与低压侧CT 进行检查，发现其参数与设计值一致，再查看其伏安特性曲线及误差、变比试验数据，均满足要求。

对接入差动保护的电流回路进行排查，未发现回路设计或接线错误，未发现端子松动或接线不牢等现象。

对接入差动保护的CT 一点接地情况进行检查，发现主变高压侧两组CT 与低压侧一组CT 都采取分别接地方式，满足单独CT 回路有且仅有一点接地的要求。

对变压器保护装置采样板卡进行更换，但更换采样板后主变差动保护频繁启动并没有得到改善。

专业人员查看实时主变差流值为0.2 Ie 左右，调取装置启动时的波形文件分析发现，主变差流瞬时值达0.339 Ie（图1），而保护定值差流报警值为0.3 Ie，波形峰值虽然大于0.3 Ie，但持续时间较短（10 ms 以内），装置自身固化达到差动报警值后延时300 ms 才会报差动保护差流报警，故差流未告警，但主变保护正常运行时差流较大，需进一步分析原因。

图1 主变差流波形图

里底主变保护用高压侧CT 变比较大，为2500/1，根据主变参数计算其高压侧额定电流如下：

高压侧二次额定电流：

经咨询厂家和查阅说明书得知，变压器保护装置的采样值、参数定值、计算定值和保护定值只能显示小数点后两位，即假设主变高压侧实际通流为额定电流0.067 A，则装置采样显示为0.06 A。

查看装置自身计算后显示的主变高压侧二次额定电流为0.06 A，低压侧为0.78 A，因此，装置计算主变高低压侧差动调整系数时采用0.78 A/0.06 A=13（图2、3）。

图2 原主变二次电流示数

图3 原差动调整系数

通过以上数据得知，装置由于参数定值、保护定值等显示精度受限，导致装置自身计算值和理论计算值有偏差，加上主变高压侧CT 变比较大，正常运行时二次电流较小影响到采样精度，从而造成高低压侧存在差流。

3 解决方法

目前主变保护定值整定计算所采用的主变高压侧定值为550 kV。经现场查看，主变分接开关位置有1、2、3 档分别对应主变高压侧电压为550 kV、536.25 kV、522.5 kV，里底电厂主变分接头根据调度要求置为2 档，即高压侧电压应为536.25 kV。由主变高压侧额定电流计算公式得知，改变高压侧定值可适当改变其高压侧额定电流。经计算，主变保护定值整定计算采用主变高压侧定值为525 kV 时，高压侧二次额定电流能使保护装置计算定值显示误差最小，具体计算如下：

高压侧二次额定电流：

低压侧二次额定电流不变，则主变高低压侧差动调整系数理论计算值n=0.78 A/0.07 A=11.142。将保护装置系统定值中的主变高压侧定值改为525 kV后，装置自身计算出的调整系数为11.142（图4、5）。

图4 修改后主变系统定值

图5 修改后差动调整系数

通过以上分析，将保护装置中主变高压侧电压改为525 kV 时，主变高压侧额定电流值、差动调整系数理论计算值和装置自身计算值相等，主变高压侧额定二次电流为0.07 A，差动调整系数均为11.142。调整后一方面可以减小由于装置自身定值显示受限带来的误差，另外，主变差动调整系数从13 减小到11.142 对主变差流有所改善。

调整主变高压侧电压后，需要调整主变过励磁保护定值，调整主变电压等级后过励磁保护整定如下：

根据《Q/CSG1204025-2017 大型发电机变压器继电保护整定计算规程》按变压器制造厂提供的允许过励磁特性曲线整定。

式中：U、f，运行电压及频率；UN、fN，主变额定电压及频率；U*、f*，电压和频率的标幺值；B、BN，磁通量及额定磁通量。

图6 过励磁特性曲线

表2 变压器制造厂提供的允许过励磁特性值

表3 调整前后主变过励磁定值

4 取得效果

按照以上定值修改后，投入主变差动保护，主变差流明显减小，A、B、C 三相差流分别从0.21 Ie、0.23 Ie、0.21 Ie 变为0.03 Ie、0.03 Ie、0.03 Ie，主变差动保护频繁启动现象消失。

5 结束语

里底电站主变差动保护频繁启动根本原因为主变高压侧CT 变比设计过大，造成正常运行时额定电流太小，高、低压侧差动平衡系数过大。高压侧电流采样有很小的波动，都会造成差流较大的变化，从而引起保护启动。在以后的工程应用中，应合理选择CT 变比，保证二次采样的精确性。