主变送电时线路光纤差动保护动作的分析

摘要：变压器空载投运时会产生励磁涌流，励磁涌流存在很大的非周期分量，可能会导致主变差动保护、线路光纤差动保护误动作，本文分析了励磁涌流出现时线路光差保护误动的案例，希望对类似的事件能有所借鉴。 关键词：励磁涌流，线路光纤差动保护 1、引言

励磁涌流是由于变压器空载投运时，铁芯中磁通不能突变，出现非周期分量磁通，使铁芯饱和，励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值，可以达到变压器额定电流的6-8倍，并且跟变压器的容量大小有关，变压器容量越小，励磁涌流倍数越大。励磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定时间系数衰减[1]。励磁涌流可能会导致主变差动保护、线路保护误动作，本文结合案例分析了励磁涌流对线路光差保护的影响，希望对类似的事件能有所借鉴。 2、案例分析 2.1 故障情况

220kV佳桥站通过110kV桥北线供110kV北坝站，并通过110kV北金线转供110kV金山站。110kV北坝站、金山站均为两台三圈变，北坝主变容量为

2*31.5MVA，金山主变容量为2*40MVA，两站站内接线一致，均为全接线形式，每侧母线均为单母分段形式。110kV桥北线、北金线均配置并投入了光纤差动保护。一次接线示意图如下：

图1 系统一次接线示意图

2016年11月13日按照检修计划对110kV北坝站10kVI母及1#主变总路开关进行检修，工作完毕14:11分合上北坝站Z101开关对1#主变送电，110kV桥北线光纤差动保护动作，差动电流1.55A，桥北线两侧开关跳闸，选相B相，110kV北坝、金山站失压。调控中心立即通知运维人员对线路巡线，运维人员巡视线路后发现任何故障点，决定对110kV桥北线进行试送一次。在拉开北坝、金山主变及线路开关后，16:00分对110kV桥北线试送电成功，16:14分对110kV金山线送电成功。由于金山站部分负荷急需用电，16:16分对金山站1#主变送电，在1#主变C101开关合闸后，110kV桥北线光差保护动作再次跳闸，差动电流0.88A，选相A相。跳闸后调控中心通过35KV网络恢复负荷供电。并通知运维人员再次对110kV桥北线进行巡线，但仍未发现任何故障点。 2.2故障分析 2.2.1第一次跳闸

110kV桥北线第一次跳闸佳桥侧故障录波如下图：

图2 110kV桥北线第一次跳闸佳桥侧故障录波 110kV桥北线第一次跳闸北坝侧故障录波如下图：

图3 110kV桥北线第一次跳闸北坝侧故障录波

两侧故障录波图显示在40ms时保护启动，三相电流增加并随时间呈衰减趋势，这是由于主变送电合闸产生的励磁涌流。由于主变停电配合检修静置时间较长，剩磁较少，因此励磁涌流不算大。分析故障录波可见，110kV桥北线故障跳闸前后，母线电压正常，无故障分量；从佳桥侧电流波形来看，三相电流在跳闸

前均未出现电流跳变；从北坝侧电流波形来看，B相电流在跳闸前出现了突然减小的情况。从保护动作情况来看，第一次故障跳闸测距距离佳桥侧2.4kM，距离北坝侧1.3kM，桥北线全长3.8kM，选相均为B相，而两侧接地距离I段保护均未动作；基于以上分析可以判定系统并未出现故障，由于主变合闸产生了励磁涌流，北坝侧开关二次电流出现了突降，两侧出现差流保护动作开关跳闸。 2.2.2第二次跳闸

110kV桥北线第二次跳闸佳桥侧故障录波如下图：

图4 110kV桥北线第二次跳闸佳桥侧故障录波 110kV桥北线第二次跳闸北坝侧故障录波如下图：

图5 110kV桥北线第二次跳闸北坝侧故障录波

110kV桥北线第二次跳闸是在桥北线、北金线送电成功，对金山站1#主变送电时发生。两侧故障录波图显示金山站主变送电合闸时产生较大励磁涌流，最大励磁电流达到了主变空载电流的4-5倍。与第一次跳闸类似，分析故障录波可见，110kV桥北线故障跳闸前后，母线电压正常，无故障分量；从佳桥侧电流波形来看，三相电流出现励磁涌流并逐渐衰减，但未出现电流跳变；从北坝侧电流波形来看，A相电流在励磁涌流出现后的第三个周波突然大幅减小。从保护动作情况来看，第二次故障跳闸测距距离佳桥侧2.3kM，距离北坝侧1.4kM，桥北线全长3.8kM，选相均为A相，而两侧接地距离I段保护均未动作；基于以上分析同样可以判定系统并未出现故障，由于主变合闸，出现了励磁涌流，北坝侧二次电流出现了突降，两侧出现差流保护动作开关跳闸。 2.3 跳闸原因分析

主变送电时，主变差动保护动作跳闸的情况比较常见，而线路差动保护动作跳闸的情况很少，并且第二次跳闸时送电的主变并不在北坝站。结合调度日志，保护动作情况及录波情况来看，初步判定跳闸可能是以下原因：1、110kV桥北线两侧互感器抗饱和能力不一致，导致励磁涌流出现时，两侧开关电流互感器二次感应的电流不一致出现差流；2、北坝侧电流互感器二次电流回路存在表皮破损或寄生回路，在电流较大时出现分流，导致两侧出现差流；3、北坝侧保护装置采样插件出现异常，导致采样环节出现问题。基于以上判断，运维人员对北坝站相关设备进行了检查和试验，发现北坝侧Z111开关电流互感器本体上保护电流出线接在了计量绕组端子上，所以在正确负荷情况下，计量绕组与保护绕组产生的电流接近，而在出现较大的故障电流时，计量绕组和保护绕组产生的电流出现了明显差异，导致光差保护误动。 3、结论

光纤差动保护原理简单，动作快速可靠，整定计算简单适应性强，目前已成为输电线路的主保护。本文结合一起主变送电时线路光差保护动作的案例，分析了励磁涌流、电流回路接线对光差保护的影响。通过故障分析说明，在保护装置可靠性越来越高的情况下，二次回路的安装调试的质量越来越重要，希望引起二次运维人员的重视，并为二次验收及运行提供一些分析参考。 参考文献

[1]鲁玉兰. 对主变充电时RCS-931B线路保护动作的分析，电力讯息2014（20）