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【摘要】江苏电网吕墅变一条35kV线路CT故障造成主变低压侧CT饱和，从而导致主变差动保护误动作。深入分析了此次差动保护误动作的发生原因，阐述了事故的检查处理过程，对继电保护规程中暴露出的弱点及疑点问题进行了系统地分析，并针对该误动保护的原理提出改进方案。
【关键词】差动保护；事故；电流饱和；改进方案
【中图分类号】TM773
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0329-01
0 引言
国电南自厂的PSTl200主变微机保护在全国各变电站已广泛应用，按照国网公司安全反措要求，220kV
以上电网系统必须实现保护双重化，200kV吕墅变就是采用PSTl200主变微机保护，并且实现保护双重化，本文结合2009年4月25日的PSTl200主变微机保护误动事故对该型号保护的差动保护功能进行分析探讨，指出其存在的问题，并提出相应的解决办法。
1 事故及继电保护动作情况介绍
1.1 事故经过
2009年4月25日，6时21分12秒653毫秒，200kV吕墅变2号主变35kV侧Ⅱ段母线出线炼焦线过流Ⅰ段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A），6时21分12秒773毫秒，35kV炼焦线重合闸动作，6时21分12秒883毫秒，35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作，6时21分13秒873毫秒，2号主变第二套保护差动保护启动，6时21分15秒113毫秒，2号主变第二套保护差动保护出口。其事故前系统局部电流潮流图，如图1所示。
1.2 继电保护配置及保护动作情况
2号主变差动保护有两套差动保护，A屏配二次谐波原理差动保护，B屏配波形对称原理差动保护，2号主变保护动作信息如下：
（1）35kV炼焦线开关保护装置动作信号
6时21分12秒653毫秒炼焦线过流I段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A）；
6时21分12秒773毫秒35kV炼焦线重合闸动作；
6时21分12秒883毫秒35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作。
（2）2号主变保A屏差动保护（二次谐波原理）装置动作信号
6时21分13秒304毫秒差动保护启动。
（3）2号主变保B屏差动保护（波形对称原理）装置动作信号
6时21分13秒873毫秒2号主变的B屏差动保护启动；
6时21分15秒113毫秒2号主变的B屏差动保护出口动作。
2 事故情况分析
2.1 故障分析
对于2号主变差动来说，35kV炼焦线的线路故障时区外故障，但是从图2中可以清晰的看到，2号主变的35kV侧二次电流发生严重畸变（A、B、c三相，特别是B相的波形严重变形），35kV侧CT发生饱和导致二次电流无法如实反映一次电流，形成差流。
理论上，高、中压侧同时为低压侧提供短路电流，但我们根据现场的实际数据可以得到，高、中压侧电流之和远大于低压侧电流，也就是说低压侧由于CT饱和的原因，已经无法正确传变数值很大的短路电流，缺失了很大一部分，而缺失的这部分电流就是差动保护感受到的差电流，差电流达到差动保护的定值时候，差动保护就会动作。
2号主变B套保护ABC三相分别有差动电流1.6A、2.7A、1.5A，最大制动电流为B相，幅值为4.9A，该差动保护整定值为1.2A，符合保护动作条件。从录波图看，二次故障对变压器高压侧电流的幅值与波形基本一致并接近为正弦波，但低压侧二次故障时的故障波形有较大差异，第二次故障波形有较大的暂态分量，BC相的幅值与波形明显减小并偏向于时间轴的一侧，导致差流出现并大于整定值出口动作。
对于是A屏差动保护动作还是B屏差动保护动作，要视具体情况而定了，两个A屏和B屏的差动保护都在第一时间内启动了，但是只有B屏差动保护出口动作了，这和两套差动保护的原理和保护定值有关系，按照一般的原理来说，和220kV线路的双重保护一样，哪个保护先启动，哪个保护是最后的出口，这些存在随机性和不确定性。
2.1 误差分析
在分析故障报告时，我们在和故障录波器显示的差流的大小和保护设备上显示的差流有点误差，但是这些与打印纸的和打印设备有关，短路电流比较大，每个方格显示的电流也比较大，误差也是在许可范围之内的。
3 继电保护暴露出来的问题
本次故障造成主变差动保护动作的根本原因在于CT饱和后产生很大的差流。在故障后设备检查过程中，发现2号主变35kV侧差动保护用CT绕组为P级，CT的额定电流为300A，本次故障电流为4563A，达到额定电流的15.1倍，因为“差”动保护有其特殊性，由于正常运行过程中，是不可能有差电流的，只有故障时才会有差电流，因此“差”动保护的动作值往往很灵敏，这就对电流互感器提出了更为苛刻的要求，尤其对故障时流过极大故障电流的电流互感器，必须要求构成差动保护电流互感器抗饱和能力非常强，过负荷能力和暂态性能要求都比很高。差动保护对防止CT饱和的能力有限，虽然微机差动保护中比率制动可以在一定程度上防止CT饱和造成的保护误动，但本次故障中由于低压侧故障电流太大，CT饱和后形成的很大差流已经超越了比率制动保护的制动范围。
4 防范及改进措施
为保证主变差动保护能够正确动作应对作以下改进：
（1）提高主变的抗CT饱和能力，第二套保护的差动电流做了调整，把原来的0.6Ie改为现在的0.8Ie，这样可以提高差动保护可靠性，但是也相应的削弱了保护的灵敏性。
（2）考虑主变35kV侧选用过负荷能力更高、暂态性能更优的电流互感器。
（3）改进差动保护程序，提高保护抗CT饱和能力。当发生故障后，电流互感器需要经过一定时间才饱和，在电流互感器线性工作期间，外部故障时保护装置感受到的差流是很低的。电流互感器饱和后，差流可能显著增加。区外故障时，电流互感器周期性处于线性区时没有差流，处于饱和区时有差流。而区内故障时，不管电流互感器在线性区还是处于饱和区，始终都是有差流。利用这个特点，可以判别互感器是否饱和。
（4）CT饱和后其励磁阻抗大大减小使其内阻抗大大降低，CT饱和后二次电流中含有很大的二次和三次谐波分量，利用这些原理可以实现其CT饱和鉴别元件，用于闭锁其差动保护出口，目前在母线差动保护中广泛应用，但是在国内主变差动保护中很少用到。
参考文献
[1]陈德树.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，1989
[2]朱声石.高压电网继电保护原理与技术（第二版）[M].北京：中国电力出版社，1995
[3]许正亚.输电线路新型距离保护[M].北京：中国电力出版社，2002
[4]肖开进、倪春.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006
【关键词】差动保护；事故；电流饱和；改进方案
【中图分类号】TM773
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0329-01
0 引言
国电南自厂的PSTl200主变微机保护在全国各变电站已广泛应用，按照国网公司安全反措要求，220kV
以上电网系统必须实现保护双重化，200kV吕墅变就是采用PSTl200主变微机保护，并且实现保护双重化，本文结合2009年4月25日的PSTl200主变微机保护误动事故对该型号保护的差动保护功能进行分析探讨，指出其存在的问题，并提出相应的解决办法。
1 事故及继电保护动作情况介绍
1.1 事故经过
2009年4月25日，6时21分12秒653毫秒，200kV吕墅变2号主变35kV侧Ⅱ段母线出线炼焦线过流Ⅰ段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A），6时21分12秒773毫秒，35kV炼焦线重合闸动作，6时21分12秒883毫秒，35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作，6时21分13秒873毫秒，2号主变第二套保护差动保护启动，6时21分15秒113毫秒，2号主变第二套保护差动保护出口。其事故前系统局部电流潮流图，如图1所示。
1.2 继电保护配置及保护动作情况
2号主变差动保护有两套差动保护，A屏配二次谐波原理差动保护，B屏配波形对称原理差动保护，2号主变保护动作信息如下：
（1）35kV炼焦线开关保护装置动作信号
6时21分12秒653毫秒炼焦线过流I段保护动作，二次动作电流76.05A（折算到一次为4563A）；
6时21分12秒773毫秒35kV炼焦线重合闸动作；
6时21分12秒883毫秒35kV炼焦线过流Ⅰ段保护动作。
（2）2号主变保A屏差动保护（二次谐波原理）装置动作信号
6时21分13秒304毫秒差动保护启动。
（3）2号主变保B屏差动保护（波形对称原理）装置动作信号
6时21分13秒873毫秒2号主变的B屏差动保护启动；
6时21分15秒113毫秒2号主变的B屏差动保护出口动作。
2 事故情况分析
2.1 故障分析
对于2号主变差动来说，35kV炼焦线的线路故障时区外故障，但是从图2中可以清晰的看到，2号主变的35kV侧二次电流发生严重畸变（A、B、c三相，特别是B相的波形严重变形），35kV侧CT发生饱和导致二次电流无法如实反映一次电流，形成差流。
理论上，高、中压侧同时为低压侧提供短路电流，但我们根据现场的实际数据可以得到，高、中压侧电流之和远大于低压侧电流，也就是说低压侧由于CT饱和的原因，已经无法正确传变数值很大的短路电流，缺失了很大一部分，而缺失的这部分电流就是差动保护感受到的差电流，差电流达到差动保护的定值时候，差动保护就会动作。
2号主变B套保护ABC三相分别有差动电流1.6A、2.7A、1.5A，最大制动电流为B相，幅值为4.9A，该差动保护整定值为1.2A，符合保护动作条件。从录波图看，二次故障对变压器高压侧电流的幅值与波形基本一致并接近为正弦波，但低压侧二次故障时的故障波形有较大差异，第二次故障波形有较大的暂态分量，BC相的幅值与波形明显减小并偏向于时间轴的一侧，导致差流出现并大于整定值出口动作。
对于是A屏差动保护动作还是B屏差动保护动作，要视具体情况而定了，两个A屏和B屏的差动保护都在第一时间内启动了，但是只有B屏差动保护出口动作了，这和两套差动保护的原理和保护定值有关系，按照一般的原理来说，和220kV线路的双重保护一样，哪个保护先启动，哪个保护是最后的出口，这些存在随机性和不确定性。
2.1 误差分析
在分析故障报告时，我们在和故障录波器显示的差流的大小和保护设备上显示的差流有点误差，但是这些与打印纸的和打印设备有关，短路电流比较大，每个方格显示的电流也比较大，误差也是在许可范围之内的。
3 继电保护暴露出来的问题
本次故障造成主变差动保护动作的根本原因在于CT饱和后产生很大的差流。在故障后设备检查过程中，发现2号主变35kV侧差动保护用CT绕组为P级，CT的额定电流为300A，本次故障电流为4563A，达到额定电流的15.1倍，因为“差”动保护有其特殊性，由于正常运行过程中，是不可能有差电流的，只有故障时才会有差电流，因此“差”动保护的动作值往往很灵敏，这就对电流互感器提出了更为苛刻的要求，尤其对故障时流过极大故障电流的电流互感器，必须要求构成差动保护电流互感器抗饱和能力非常强，过负荷能力和暂态性能要求都比很高。差动保护对防止CT饱和的能力有限，虽然微机差动保护中比率制动可以在一定程度上防止CT饱和造成的保护误动，但本次故障中由于低压侧故障电流太大，CT饱和后形成的很大差流已经超越了比率制动保护的制动范围。
4 防范及改进措施
为保证主变差动保护能够正确动作应对作以下改进：
（1）提高主变的抗CT饱和能力，第二套保护的差动电流做了调整，把原来的0.6Ie改为现在的0.8Ie，这样可以提高差动保护可靠性，但是也相应的削弱了保护的灵敏性。
（2）考虑主变35kV侧选用过负荷能力更高、暂态性能更优的电流互感器。
（3）改进差动保护程序，提高保护抗CT饱和能力。当发生故障后，电流互感器需要经过一定时间才饱和，在电流互感器线性工作期间，外部故障时保护装置感受到的差流是很低的。电流互感器饱和后，差流可能显著增加。区外故障时，电流互感器周期性处于线性区时没有差流，处于饱和区时有差流。而区内故障时，不管电流互感器在线性区还是处于饱和区，始终都是有差流。利用这个特点，可以判别互感器是否饱和。
（4）CT饱和后其励磁阻抗大大减小使其内阻抗大大降低，CT饱和后二次电流中含有很大的二次和三次谐波分量，利用这些原理可以实现其CT饱和鉴别元件，用于闭锁其差动保护出口，目前在母线差动保护中广泛应用，但是在国内主变差动保护中很少用到。
参考文献
[1]陈德树.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，1989
[2]朱声石.高压电网继电保护原理与技术（第二版）[M].北京：中国电力出版社，1995
[3]许正亚.输电线路新型距离保护[M].北京：中国电力出版社，2002
[4]肖开进、倪春.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006