卿向东(中国石油化工股份有限公司巴陵分公司，湖南岳阳414014)

主变复闭过流方向保护误动作原因分析

卿向东
(中国石油化工股份有限公司巴陵分公司，湖南岳阳414014)

针对某石化企业110 kV变电站中主变复闭过流方向保护的一起误动作情况，通过对接地过程中的故障信息进行了分析，找出了保护误动作的原因，针对正反方向动作情况作了进一步分析，提出了解决方案。

主变；复闭过流方向保护；误动作

某石化企业变电站站内110 kV线路电压受电源侧外部故障扰动造成接地短路，电压下降，发电机强励动作，主变低压侧复闭过流方向保护误动作跳低压侧开关，导致发电机带Ⅰ段系统孤网运行，待电源侧110 kV线路保护动作切除故障后，系统恢复正常。

1 故障经过

1.1 故障前运行方式

电站主接线如图1所示。洛洞己线运行，500断路器运行，504断路器热备用，1、2号主变运行，35 kVⅠ母运行，1、2号升压变、1、2号联络变运行，1、2号发电机运行，分段开关401、402及母联开关403、404分位，发电35 MW，从电网进电45MW。

图1 电站主接线图

1.2 故障的发生经过

洛王变电站洛光纸110 kV线路32号杆塔，因挖机施工导致拉线断裂反弹，致使110 kV线路B相接地短路，某电站内110 kV 502洛洞己线路B相电压受扰动影响下降至额定电压的42%，35 kVⅠB段母线电压下降至额定电压的70%，导致1、2号发电机强励动作，2号主变低后备保护复闭过流方向保护动作跳低压侧406开关后，35 kVⅠB段系统被解列，因2号主变跳闸前外吸电为28 MW，解列后由于功率缺额较大，35 kVⅠB段系统频率下降至48.5 Hz，电压继续下降至额定电压的40%，并伴有震荡，35 kVⅠB段出线快切低频启动切换至35 kVⅠA段运行，低周减载动作切除非重要负荷后，1号发电机带35 kVⅠB段系统趋于稳定孤网运行。1 s后，洛光纸110 kV线路电源侧开关接地距离保护Ⅱ段动作，故障切除，系统恢复正常。

1.3 主变后备保护动作情况

1、2号主变后备保护配置以及整定情况:

110 kV侧配置1段复闭过流保护，不带方向，电流、电压、负序电压定值(二次值)分别为: 6 A、70 V、6 V，电流互感器变比为300/1，经过时限2 s跳开主变高低压侧开关510、405(或520、406)开关。

35 kV侧配置2段复闭过流方向保护，方向指向35 kV母线，电流、电压、负序电压定值(二次值)分别为:0.86 A、70 V、6 V，电流互感器变比为1200/1，Ⅰ段时限0.6 s跳开分段401(或402)开关，Ⅱ段时限0.9 s跳开主变低压侧开关405(或406)开关。

接地故障发生时，主变后备保护的动作过程如下:由于三相电压不平衡，产生负序电压，2号主变低后备保护复闭方向过流Ⅱ段保护动作，跳开2号主变406开关，故障电流为1 099 A，达到电流整定值1 032 A，因分段开关401处于分位，复闭过流Ⅰ段方向保护不动作，1号主变35 kV侧电流最高为940.98 A，未达到复闭过流方向保护动作条件，故1号主变低压侧开关405未跳闸。1、2号主变110 kV侧均未达到复闭过流保护启动条件，高压侧复闭过流保护不动作。

2 分析

1)因挖机施工拉线断裂反弹导致110 kV线路B相接地短路，造成站内110 kV母线B相电压波动，110 kV母线B相电压下降至额定电压的42%，如图2所示。

图2 110 k母线电压波动

2)2号主变低后备保护复闭过流方向保护作为35 kV侧母线后备保护，方向应指向35 kV母线，而现场实际方向为指向110 kV母线方向，因此导致保护误动作。因接地发生在110 kV侧，2号主变低后备保护复闭过流方向保护(整定值为1 032 A，0.9 s)达到动作条件(电流1 099 A)，且短于故障线路(洛光纸110 kV线路)保护动作时间(1 s)，因此2号主变406开关先于故障线路开关跳闸，如图3所示。

图3 2号主变406开关电压、电流录波图

3)1号主变低后备保护复闭过流方向保护(整定值为1 032A，0.9 s)虽然整定、接线同2号主变，但因电流最高为940.98 A未达到动作条件，1号主变低压侧开关405未跳闸，1号主变未解列，如图4所示。

图4 1号主变405开关电压、电流录波图

4)变压器复闭过流方向分析

变压器复闭过流保护包括3个条件:低压元件、负序电压元件、过流元件，2个电压元件是或的关系，正序一般小于额定电压的70%左右，负序电压大于额定电压的6%左右，方向闭锁的复合电压闭锁的过流保护，具有两时限出口，第一时限出口跳分段开关；第二时限跳主变两侧开关。正常运行时，系统电压正常，保护装置不动作，当外部发生不对称短路时，故障相电流启动元件动作，负序电压继电器动作，经延时后动作于变压器两侧断路器跳闸，切除故障，如图5所示。

图5 复闭过流方向逻辑图

对于变压器两侧电源110 kV侧，可设两段复闭过流保护。

①Ⅰ段带方向，方向如指向110 kV侧母线，作为110 kV侧母线后备，经过时限1跳110 kV母联，时间按与相邻线相间距离配合整定；经过时限2跳110 kV侧，时间与时限1配合整定；

②Ⅱ段不带方向，保护动作跳变压器高低压侧，时间按与上下级配合整定。

本次接地故障发生电站内主变110 kV侧复闭过流保护整定情况依据就是上述②中所描述的整定情况。

对于变压器两侧电源35 kV侧，可设两段复闭过流保护。

a.Ⅰ段带方向，方向如指向35 kV母线，作为35 kV侧母线后备，经过时限1跳35 kV母联，时间按与相邻线相间距离保护配合整定；经过时限2跳35 kV侧，时间与时限1配合整定；

b.Ⅱ段不带方向，保护动作跳变压器高低压侧，时间按与上下级配合整定；

本次接地故障发生电站站内主变35 kV侧复闭过流方向保护整定情况依据就是上述a条中所描述的整定情况，进一步验证了方向错误导致了本次2号主变复闭过流方向保护误动作，即方向如图6所示时，保护会因110 kV系统故障误动作，方向如图7所示时，保护正常动作。

图6 方向指向110 kV，保护误动

图7 方向指向35 kV，保护正常动作

5)变压器复闭过流方向元件的实现

目前电流方向保护，广泛采用的是90°接线:非故障相的相间电压作为参考量，再根据电流的相位来判断方向；如出口三相短路，则用记忆电压元件。90°接线是在功率因数为1时，通入继电器的电流、电压夹角为90°；如为0°则为0°接线，如图8所示。

图8 90°接线与0°接线

变压器复闭过流方向保护约定正方向为指向本侧母线(系统)，反方向为指向变压器和对侧母线，其动作区如图8所示。此时如定值设定为“正方向”即作为本侧母线故障的后备保护其继电器灵敏角为135°。如定值设定为“反方向”即作为对侧母线和变压器故障的后备保护其继电器灵敏角为－45°如图9所示。

图9 变压器复闭过流方向保护动作区

现在微机型的复闭过流保护中，方向元件一般采用以对应相序电压为极化量的方向元件，该元件用0°接线方式，用同名相的对应相序电压和相电流作相位比较，用于保护正方向短路的正方向元件。

3 解决方案

针对本次保护误动作，检查1、2号主变复闭方向过流保护逻辑，修改内部方向逻辑，由指向110 kV母线改为指向35 kV母线，并做好带负荷在线检查。

4 结束语

复闭过流的方向是在原有保护的基础上增加一个功率方向判别元件，以保证在反方向故障时，把保护闭锁起来避免误动作，可实现保护的选择性，方向元件的接线、方向设置及逻辑必须在装置投运前或检修后仔细检查确认无误后方可投运。

〔1〕美国SEL公司.SEL351微机保护装置使用手册〔R〕.2011.

〔2〕国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.继电保护和安全自动装置技术规程:GB14285—2006〔S〕.北京:中国标准出版社，2006.

Analysis of Multiple Com pressed Circuit Over-Current Directional Protection Mis Operation in Main Transformer

QING Xiangdong
(China Petrochemical Corporation Baling Company，Yueyang 414014，China)

This paper concentrates on amis operation ofmain transformermultiple compressed circuit over-current directional protection in 110 kV converter station ofa petrochemical corporation.Itanalyzesaccident information in grounding process，and find out the reason for protectionmis operation.This paper further analyzes forward and reverse operation，and then it proposes a solution.

main transformer；multiple compressed circuit over-current directional protection；mis operation

TM86

B

1008-0198(2017)03-0079-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.03.022

2017-05-03