一起220KV主变保护误动分析与探讨

1、一起220KV主变差动保护误动作的分析与探讨 Analysis and Discussion on a 220kV-Transformer Differential Protection Malfunction (华北电力大学，河北 保定，071003；海拉尔供电局，内蒙古 海拉尔021000) 摘要 分析了某局海东变220KV变压器保护装置误动作的原因，并提出相应的预防措施。关键词 事故分析；保护误动；预防措施1、事故简述1.1事故前系统运行方式如下图所示。图11.2 事故经过7月31日西山变汇西线C相接地，汇西线PSL622保护装置接地距离I段动作，经120ms后跳开断路器，于5165ms

2、后重合闸出口， 5647ms后合上断路器，因故障点未消失，距离后加速保护动作于5666ms加速永跳，于5807ms断弧。 海东变主变WBZ-500H保护受西山变故障冲击，中压侧相间阻抗一段三时限动作，5661ms跳闸。2. 事故分析西山变汇西线C相接地，汇西线保护动作跳闸，重合未成功，保护动作正确。海东变220KV主变保护为双套保护，一套为南自WBZ-500H保护装置，另一套为WBZ-801保护装置，受系统冲击，南自WBZ-500H保护装置误动作，中压侧相间阻抗一段三时限动作跳开主变三侧。 经检查，汇西线跳闸瞬间，海东变主变保护操作箱的三相电压空开跳闸，使两套保护失去电压，其中南自WBZ-50

3、0H保护装置三相失压后，阻抗保护闭锁逻辑不正确，未能正确闭锁阻抗保护，使南自WBZ-500H保护装置阻抗保护误动作，跳开主变三侧开关。 造成跳闸的原因如下：2.1经过分析，南自WBZ-500H保护装置在PT断线时未能正确识别并闭锁阻抗保护，是该保护装置的设计缺陷，并造成本次保护误动作的主要原因。2.1.1WBZ-500H保护动作情况定值情况：WBZ-500H保护中压侧相间阻抗一段阻抗值为7.9欧,三时限3.9秒,灵敏角70度,反向偏移率为0%。 WBZ-500H保护动作情况故障时间:7-31- 14-9-8第一次动作跳闸时间：5661ms中压侧阻抗值 ZM=0.0(0.0)阻抗动作相是:BC系

4、统频率:f=50hz故障时中压侧电流电压为：Iam=0.95A Ibm=2.05A Icm=4.69AUam=0.05V Ubm=0.01V Ucm=0.01V Uom=0.05V2.2西山变保护动作情况7月31日西山变汇西线C相接地，汇西线PSL622保护装置接地距离I段动作，经120ms后跳开断路器，于5165ms后重合闸出口， 5647ms后合上断路器，因故障点未消失，距离后加速保护动作于5666ms加速永跳，于5807ms断弧。2.3、为了便于描述,现将海东变WBZ-500H保护与西山变PSL622保护动作情况用时标表示如下: 图2 根据以上材料,作如下分析: 231、西山变汇西线保护

5、动情况分析：汇西线跳闸后，经巡线发现该线路下有装卸车碰于C相导线，造成永久接地，从图2分析，该保护动作时限符合要求定值要求。保护动作顺序为0ms 保护启动，从录波图上分析，汇西线经120ms后开关跳开，165ms重合启动，5165ms 重合出（重合闸定值为5s），5642ms开关合上， 5666ms距离后加速出口，5807ms开关跳开。232、WBZ-500H保护动作情况 从2.1.2分析, WBZ-500H阻抗一段三时限动作时,三相电压及另序电压消失,三相电流均在额定电流范围内,没有故障特特征。但此时两因素的影响（1）保护启动。该保护采用相电流突变启动方式，采用周/周比较，即i(k)-i(k

6、-n)- i(k-n)-i(k-2n)i， 汇西线故障后对系统造成了瞬间冲击，海东变相电流突变量超过了起动门槛值,55 ms后该保护启动。（2）该保护软件设计上,保护启动后自动延时6S.(3)空开跳闸后,三相电压消失。三相电压消失后，使测量阻抗降低，ZBC=UBC/IB-IC=0.0(0.0), 由定值可以看出，该保护动作特性为偏移特性圆，ZBC 位于动作区边界。（4）三相电压消失，保护已判断为PT断线，但在保护程序设计上设计了当PT断线时，相电流达到80%Ie 时，保护闭锁开放。故障时Ic=4.69A,大于80%* Ie=80%* 4.77 =3.816A，所以此时虽然保护已判断为PT断线，

7、但仍未闭锁保护 ，阻抗保护开放。在5642ms时汇西线重合于故障点，系统再次受到冲击，此时根据该保护程序设计原理（6秒内受到冲达到阻抗定值时无延时跳闸），阻抗保护一段三时限无延时出口跳闸。 结合以下图说明。由上图可以看出，受系统冲击时 ，保护启动，相间阻抗元件动作，符合条件，但由于此时TV断线，该保护未能正确识别故障类型、闭锁保护，汇西线5S后重合于故障点时（恰在WBZ500保护开放的6秒内）， WBZ500保护再次受到冲击时无延时出口跳闸。由于阻抗保护受电压影响较大，在三相失压的情况下，很容易造成阻抗保护的误动作，所以在各种微机保护的设计原理上均考虑在三相失压情况下如何正确闭锁保护，正确判别

8、系统震荡与区内、区外故障。南自WBZ-500H保护装置的PT断线闭锁判据为：（1）3UO =UA+UB+UC >8V ，且无电流突变（2） MaxUA 、UB 、UC <20V,且MaxIA 、IB 、IC >0.1In,根据故障时的数据分析,故障时的电流电压符合第二条,装置虽判为PT断线，但在保护程序设计上设计了当PT断线时，相电流达到80%Ie 时，保护闭锁开放，所以此时该保护已判断为PT断线，但并没能闭锁阻抗保护,未能正确识别区内故障与系统冲击。说明系统冲击时该保护软件的设计考虑不周,在系统受到冲击时未能正确闭锁保护，该软件在如何判别区内故障与系统冲击的原理设计上还有待

9、于进一步完善。24保护误动原因分析综上所述，保护误动的原因有以下七点：（1）汇西线单相接地，系统受到冲击（2）系统受到冲击时空开跳闸，装置三相电压消失（3）ABCL不应设计成四极联动空开，属图纸设计错误（4）软件设计缺陷，保护启动后无条件延时6S，为保护误动设下了隐患，6S内系统任何冲击都可能造成保护误跳，一般情况下，当故障消失后即Ij<Ih.。j，保护应无延时立即返回，这也是继电保护的基本特性。（5）在保护程序设计上设计了当PT断线时，相电流达到80%Ie 时，保护闭锁开放，该门槛值设置过低。（6）在PT断线情况下，如何正确判别区内故障还是区外故障，如何防止系统干扰，该保护在设计思想上

10、还有不尽成熟。（7）电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点中保护原理12.9条规定“电压二次回路一相、两相或三相同时失压，都应发出警报，闭锁可能误动的保护”。众所周知，阻抗保护是利用电压与电流的比值来判断故障距离，在保护装置已判断为PT三相断线的情况下，仍然开放阻抗保护，我局认为已失去了阻抗保护的意义，也不符合反措要求，该点有待于商榷。根据以上分析我局认为，在系统冲击时造成装置三相电压消失，是保护误动的外因。而该保护在阻抗保护设计原理上的诸多不完善之处是本次保护误动的内因。3.采取措施及经验教训3.1更改图纸设计，将装置电压A、B、C、L的四极空开改为三极空开，L进入装置时不经过空开。3

11、.2由于现场继电保护人员水平所限，不能及时发现保护软件上的缺陷，为防止空开跳闸造成距离保护误动，防止软件设计上的缺陷，建议将全部有距离保护安装单位的电压空开的C相断口并联一个电容，在硬件上防止由于PT断线引起距离保护误动作。3.3在预试过程中，对二次电压回路也要加电压测试，检查电压回路有无异常。3.4建议厂家在软件设计上提高抗系统冲击、干拢能力，更新设计理念。尤其是在PT断线后,系统受到冲击时如何防止保护误动作的设计上,应有成熟的理论依据。真正落实电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点中保护原理12.9条规定“电压二次回路一相、两相或三相同时失压，都应发出警报，闭锁可能误动的保护”。3.

12、5 WBZ-500H保护装置“保护启动后，PT断线时，相电流达到80%Ie 时，阻抗保护闭锁开放”。在阻抗保护开放后，在如何鉴别故障类型（区内故障与系统冲击、区外故障）的设计原理上还有待于进一步完善。3.6在上一条的80%Ie门槛值过低，保护容易误动，应提高门槛值。否则在穿越性故障或相继性故障时，保护装置容易误动作。3.7该保护程序上设计设计了保护启动后无条件延时6S，为保护误动留下了隐患。如6S内系统任何冲击都可能造成保护误跳。因此建议程序上进行更改为当故障消失后即Ij<Ih.。j，保护应无延时立即返回，才符合继电保护基本原理。3.8鉴于继电保护校验工作的重要性，建议在每年的预试工作中，对于重要的220KV线路保护结合线路清扫进行一天的全部校验，检查保护动作逻辑的正确性及回路接线；110KV线路进行倒旁路方式逐条线路进行全部校验。利用全站停电时间进行主变保护校验、母差保护校验及带开关传动以及