天津马集110kV变电站WBZ-500H变压器保护误动事故分析.docx

天津马集 110kV 变电站 WBZ-500H 变压器保护误动事故分析一事故经过天津马集 110kV 变电站接线方式为双回 110kV 进线、两台 110/35/10kV 变压器、多回 35kV 和 10kV 负荷线路，两台变压器正常为分列运行方式，变压器容量 50MVA/台，变压器配置的电量保护为国电南京自动化股份有限公司生产的 WBZ-500H 微机保护，2002 年 12 月投入运行。2006 年 12 月 15 日及 2007 年 1 月 31 日发生了两次马集变电站变压器低压侧 10kV 出线相间故障时 WBZ-500H 变压器保护误动的事故， 保护误动原因分析不明，受天津电力公司的委托，华北电力科学研究院有限责任公司电力系统数字模拟检测实验室于 3 月 22 日至 28 日利用 RTDS 试验系统对事故进行模拟重现，并对装置进行了检测试验，主要目的是分析保护误动的原因。二试验及分析1空投正常变压器、故障变压器及区内、外金属性故障试验对装置进行了常规的试验检查， 包括空投正常变压器、 故障变压器及区内、外金属性故障试验等。空投正常变压器，保护可靠躲过励磁涌流不动作；空投故障变压器，保护可靠动作；区内金属性故障，保护可靠动作；区外金属性故障，保护可靠不动作。对比试验录波和保护装置录波，两波形基本一致，电流大小也基本一样，尤其在区外故障电流非周期分量比较大时（非周期分量易导致 TA 饱和） ，保护装置电流波形未发生畸变（饱和） ，计算出差流约为 0，说明本试验工况下装置的小 TA 性能良好， 对电流的传变真实可信， 另外根据本次试验所进行的区内、外故障及空投变压器等情况保护装置动作行为正确，说明在区内、外故障时故障电流通过 TA 变到二次电流未发生畸变（饱和）时，保护装置能够可靠运行、逻辑正常。此项试验排除了 2006 年 12 月 15 日及 2007 年 1 月 31 马集变电站 10kV 出线故障、 由于装置小 TA 性能不好造成装置产生差流进而导致保护误动的推测。2马集变电站保护误动装置录波分析对比试验录波和事故时保护装置录波，两波形基本一致，电流大小也基本一样， 可以肯定 2006 年12月 15日马集变电站发生的故障应该是区外10kV出线 AB 相间故障，分析 4B 的波形，在故障后十几毫秒后出现了较大的差动电流，根据计算，此差动电流满足保护动作条件，保护因此动作，而试验中没有差流，故试验中保护未发生误动。可以分析，保护动作的原因是因为计算有差流，而保护计算原理及装置的小 TA 在此工况下没有问题，应该是外部原因，根据事故录波波形，在故障后十几毫秒，10kV 侧电流发生畸变（不是很明显，但已不是标准的正弦波形） ，导致产生差流，进而导致保护动作。从故障录波可以看出， 故障时电流非周期分量很大， 马集变电站 TA 型号为5P20，当电流非周期分量比较大时容易产生暂态饱和，轻微暂态饱和一般发生的时间约在故障后十几毫秒，暂态饱和电流中二次谐波所占比例较大，马集变电站故障电流中二次谐波相对基波所占比例接近 20%，从本次试验中可以看出未发生暂态饱和的电流中，二次谐波含量接近 0。由此可以判断保护误动的原因为变压器 10kV 侧 TA 在故障后发生暂态饱和所致。3TA 饱和试验从TA饱和试验波形中可以看出10kV侧A相电流发生比较明显的暂态饱和，差流 IDIFFA 也逐渐变大，此时装置录波饱和情况看的不明显，这是因为装置的小 TA 改善了电流波形，但差流仍然存在。由此可见，TA 饱和会产生差流，饱和到一定程度满足差动动作条件后，保护将动作，尤其是暂态饱和，差动电流在故障后不会马上出现，而是在故障后十几毫秒 TA 饱和后才出现， 马集变电站动作情况即是如此。 试验中逐渐加大 TA 饱和程度，保护出现误动。最后，由于 WBZ-500H 保护投运较早，还不具备抗低压侧 TA 饱和的能力，这也是保护动作的原因。三事故分析结论通过试验及装置实际故障录波可得：2006 年 12 月 15 日及 2007 年 1 月 31日，马集变电站变压器低压侧 10kV 出线故障，WBZ-500H 保护误动的原因是故障后变压器 10kV 侧 TA 发生了暂态饱和，发生暂态饱和的原因是故障电流较大，同时故障电流中非周期分量也较大，而 TA 型号为 5P20 所致。另外，WBZ-500H 保护投运较早，不具备抗低压侧 TA 饱和的能力，也是保护动作的原因。四采取措施考虑到 WBZ-500H 保护投运较早，不具备抗低压侧 TA 饱和的能力，建议更换新的可以抗低压侧 TA 饱变压器保护。