非同期并列引起的主变差动保护异常动作分析及措施
某水电站机组差动保护异常动作事件原因分析
某水电站机组差动保护异常动作事件原因分析随着自动化技术的进步，电力系统运行过程中常需要把系统的联络线或联络变与电力系统并列，这种将小系统通过断路器等开关设备并入大系统的操作称为同期操作，发电机并网是发电厂的重大操作，非同期并列是发电厂电气的恶性事故之一，并列合闸瞬间，将会产生很大的冲击电流和电磁力矩。
本文经过对一起水电站机组差动保护异常动作停机事件的原因分析，详细地介绍了事件的经过及分析查找过程，经多次试验排查原因，最终成功地找出了其产生的原因并处理了该异常问题，暴露出同期装置检同期合闸定值和参数设置不当的问题，并从技术管理角度给出了相关建议，希望能对水电站类似的异常隐患起到参考和借鉴作用。
某水电站总装机容量为2×3.5MW机组，电站负荷以1回35kV线路送出。
采用玉溪水力发电厂生产的2台3500千瓦卧冲击式机组，流量2.6立方米/秒，水头330米，引水渠全长4160米，设计多年平均发电量3722万千瓦时、年利用5317小时、保证出力1580千瓦，高程1076.94米。
2.事件背景2018年11月3日两台机均满负荷运行，运行人员发现2号机调速器氮气偏低，便向调度申请2号机停机加注氮气，12时51分28秒运行人员分开2号机603断路器，停2号机加注氮气；在氮气加注完毕，向调度申请后，下午15时03分29秒603断路器合闸成功2号机并网运行，同时2号发电机差动保护动作；15时03分30秒收到603断路器分闸位置。
图1 监控系统报警3.原因分析及过程电站2号发电机保护及监控屏由主保护装置（EDCS-6310）、后备保护装置（EDCS-6320）及监控单元（EDCS-6330）构成，三套装置均由重庆新世纪电气有限公司和重庆大学科技实业总公司共同生产。
现场检查发现2号发电机主保护装置无任何报文，仅监控后台有相关报文，该厂家生产的装置面板上有“复归”及“复位”按钮，由于装置无事件记忆功能，故当按下“复位”按钮后，装置所有报文会全部清除。
发电机非同期并列的处置措施
发电机非同期并列的处置措施
发电机非同期并列事故处置措施
一、发电机非同期并列现象：
1、在并列瞬间发生强烈冲击，定子电流突然升高，系统电压降低，电压电流显示可能摆动。
2、发电机发生强烈振动和轰鸣声，定子电流和定子电压剧烈摆动，甚至引起发电机和系统之间的功率振荡。
3、“故障录波器已启动”光字牌亮，发变组可能跳闸。
二、发电机非同期并列原因：
1、自动准同期装置或同期回路故障。
2、不符合同期并列条件。
3、待并开关机构故障，动作迟缓。
4、同期装置闭锁压板未退出。
三、发电机非同期并列处理：
1、如果发变组跳闸，应立即停机，并对发变组各部进行全面检查和必要试验。
2、如果发变组未跳闸，引起系统振荡，应立即解列发电机，对发电机、主变及主开关进行全面检查。
转动停止后，对发电机进行详细的检查和测量绝缘及其有关的检查试验，无问题后，方可再次进行启动。
3、查明非同期并列的原因并消除后,发变组及出口开关经电气试验无问题后,请示总工同意，方可重新并列，必要时采用AVR手动，发电机零起升压，正常后方可并列。
4、对同期装置进行检查并校核。
主变压器差动保护动作的原因及处理
主变压器差动保护动作的原因及处理（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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浅议主变差动保护误动的成因及解决办法
浅议主变差动保护误动的成因及解决办法摘要:介绍了主变差动保护原理,从新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明分析了主变差动保护误动的成因,并提出了相应的解决办法。
关键词:差动保护主变压器成因对策由于各种类型的差动继电器结构简单、动作可靠,所以广泛地应用在变压器差动保护上,但由于某些原因将会导致差动保护在外部故障时误动,在内部故障时拒动或灵敏度降低,给电力系统安全运行造成威胁。
分析主变差动保护误动成因,探讨解决措施,是保障电力系统安全运行的有力措施。
1.主变差动保护原理简介主变差动保护一般包括:差动速断保护、比率差动保护、二次谐波制动的比率差动保护,不管哪种保护功能的差动保护,其差动电流都是通过主变各侧电流的矢量和得到。
1.1比率差动的原理及动作特性(见图1)。
比率差动动作特性方程:式中:Iqd为差动电流起动定值;Id为差动电流动作值,I1、I2的矢量和;Izd为制动电流、K为比率制动系数;Ie为变压器的额定电流。
即:当IzdIe时,比率差动有较大的制动作用。
1.2差动速断的作用差动速断是在较严重的区内故障情况下,快速跳开变压器各侧断路器,切除故障点。
2.主变差动保护误动作原因分析下面按新建变电站、运行中变电站、改造变电站三个方面进行说明,这种分类方法并不是绝对相互区别,只是为了便于同行在分析问题时优先考虑现实问题。
2.1新建变电站主变差动误动作原因分析新建变电站的主变差动保护误动在主变差动保护误动中占了较大的比例,但这种情况的误动作绝大多数在主变投运带负荷试运行的72小时就会被发现。
根据现场经验大概可以总结为以下几个方面。
2.1.1定值的不合理造成主变差动保护误动作,具体包括以下几个方面。
(1)定值选择不正确造成误动作差动速断是取变压器的励磁涌流和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流两者中的较大者。
定值计算部门往往根据运行经验将差动速断定值取为5～6Ie。
这样,就会造成主变在空载合闸时出现误跳闸。
主变压器差动保护动作的原因及处理
主变压器差动保护动作的原因及处理一、变压器差动保护范围：变压器差动保护的保护范围，是变压器各侧的电流互感器之间的一次连接部分，主要反应以下故障：1、变压器引出线及内部绕组线圈的相间短路。
2、变压器绕组严重的匝间短路故障。
3、大电流接地系统中，线圈及引出线的接地故障。
4、变压器ＣＴ故障。
二、差动保护动作跳闸原因：1、主变压器及其套管引出线发生短路故障。
2、保护二次线发生故障。
3、电流互感器短路或开路。
4、主变压器内部故障。
5、保护装置误动三、主变压器差动保护动作跳闸处理的原则有以下几点：1、检查主变压器外部套管及引线有无故障痕迹和异常现象。
2、如经过第1项检查，未发现异常，但曾有直流不稳定接地隐患或带直流接地运行，则考虑是否有直流两点接地故障。
如果有，则应及时消除短路点，然后对变压器重新送电。
差动保护和瓦斯保护共同组成变压器的主保护。
差动保护作为变压器内部以及套管引出线相间短路的保护以及中性点直接接地系统侧的单相接地短路保护，同时对变压器内部绕组的匝间短路也能反应。
瓦斯保护能反应变压器内部的绕组相间短路、中性点直接地系统侧的单相接地短路、绕组匝间短路、铁芯或其它部件过热或漏油等各种故障。
?差动保护对变压器内部铁芯过热或因绕组接触不良造成的过热无法反应，且当绕组匝间短路时短路匝数很少时，也可能反应不出。
而瓦斯保护虽然能反应变压器油箱内部的各种故障，但对于套管引出线的故障无法反应，因此，通过瓦斯保护与差动保护共同组成变压器的主保护。
四、变压器差动保护动作检查项目：1、记录保护动作情况、打印故障录波报告。
2、检查变压器套管有无损伤、有无闪络放电痕迹变压器本体有无因内部故障引起的其它异常现象。
3、差动保护范围内所有一次设备瓷质部分是否完好，有无闪络放电痕迹变压器及各侧刀闸、避雷器、瓷瓶有无接地短路现象，有无异物落在设备上。
4、差动电流互感器本身有无异常，瓷质部分是否完整，有无闪络放电痕迹，回路有无断线接地。
主变差动保护动作处理步骤
主变差动保护动作处理步骤主变差动保护是电力系统中常用的保护方案之一，用于检测主变压器的内部故障。
当主变出现故障时，差动保护将根据测量电流和相位差来判断是否发生故障，并及时采取保护动作，以防止故障扩大。
本文将深入探讨主变差动保护的动作处理步骤，并分享我的观点和理解。
一、差动保护基本原理和动作判据差动保护的基本原理是通过比较主变两侧的电流，判断主变是否发生故障。
一般情况下，正常工作时，主变两侧的电流应平衡。
当发生内部故障时，故障电流会导致差动电流的产生，从而触发差动保护的动作。
差动保护的动作判据主要包括以下几个方面：1. 检测电流的合格率：差动保护通过检测主变两侧电流的合格率来判断是否发生故障。
在正常工作条件下，合格率应为100%。
若合格率小于100%，则可能说明发生了故障。
2. 相序和相位判据：差动保护还需要检测主变两侧电流的相位差和相序是否一致。
一般情况下，正常工作时，主变两侧电流的相位差应为零或接近零。
若相位差大于一定阈值，或者相序不一致，都可能表明发生了故障。
二、主变差动保护动作处理步骤1. 差动保护动作判据的设置：在应用差动保护前，需要根据主变的特性和工作条件来设置动作判据。
动作判据应根据实际情况进行调整，以确保保护的准确性和可靠性。
2. 采集主变两侧电流信息：差动保护需要采集主变两侧电流的信息，这通常由电流互感器（CT）来实现。
CT将主变两侧电流变比为保护装置能够处理的范围内的电流，并输送给差动保护装置。
3. 进行电流比较和相位比较：差动保护装置会将主变两侧电流进行比较，并计算合格率、相位差等参数。
若合格率小于设定值，或者相位差大于设定阈值，则差动保护装置会判定发生了故障。
4. 动作判据满足时进行差动保护动作：当差动保护装置判定发生了故障时，会触发保护动作，如切断主变的电源和告警等。
三、我的观点和理解作为写手，我对主变差动保护动作处理步骤有以下几点观点和理解：1. 在设置差动保护动作判据时，需要充分考虑主变的特性和工作条件。
主变差动保护动作的原因及对策分析
主变差动保护动作的原因及对策分析黄胜【摘要】本文分析了主变压器差动保护动作跳闸的原因，针对变压器差动保护在设计、安装、整定过程中可能出现的各种问题，结合变压器差动保护原理，提出了带负荷测试的内容及分析、判断方法。
【关键词】带负荷测试；测试内容；测试数据分析0.引言差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护，其运行情况直接关系到变压器的安危。
下面就针对这些问题做些讨论。
1.变压器差动保护的简要原理差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。
当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。
2.变压器差动保护带负荷测试的重要性变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。
比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变压器Y型侧额定二次电流时不乘以，而南瑞公司的保护要乘以。
这些细小的差别，设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆，从而造成保护误动、拒动。
为了防范于未然，就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。
3.变压器差动保护带负荷测试内容要排除设计、安装、整定过程中的疏漏（如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等），就要收集充足、完备的测试数据。
3.1差流（或差压）变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的，所以，差流（或差压）是差动保护带负荷测试的重要内容。
电流平衡补偿的差动继电器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器），用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器），用0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压，并记录。
主变差动保护动作处理步骤
主变差动保护动作处理步骤简介主变差动保护是电力系统中一种常见的保护方式，用于保护电力主变压器及其连接线路和设备。
它通过对主变压器两侧电流差值进行监测，以检测电流的不平衡，并对异常情况进行保护动作。
主变差动保护动作处理步骤是指当差动保护装置检测到异常情况时，对该情况进行处理的步骤和流程。
本文将介绍主变差动保护动作处理的具体步骤和注意事项。
主变差动保护动作处理步骤主变差动保护动作处理通常包括以下步骤：1.报警或动作信号的接收：当主变差动保护装置检测到差动电流超过设定值或其他异常情况时，会产生报警或动作信号。
这个信号会被传输到控制室或相关的监控设备，以通知操作人员。
2.确认动作原因：接收到报警或动作信号后，操作人员需要首先确认动作原因。
他们会检查主变差动保护装置显示屏上的报警信息，并与其他监测装置进行比对，以判断是否确实存在异常情况。
3.判断动作类型：根据动作原因的确定，操作人员需要判断差动保护装置的动作类型。
主变差动保护的动作类型通常包括差动保护器动作、微分电流超限动作、CT故障和CT回路故障等。
这一步的目的是为了准确判断异常情况的性质，从而制定相应的处理策略。
4.现场巡视检查：对于差动保护器动作的情况，操作人员需要进行现场巡视检查，以确认主变压器和连接线路的运行状态。
他们会检查变压器的温度、噪音、油位等指标，以及连接线路的接触情况和绝缘状态。
5.动作范围的确定：根据动作原因和类型的确定，以及现场巡视检查的结果，操作人员需要确定差动保护装置的动作范围。
这包括是否需要切除电力系统中的故障设备、线路或区域，以及是否需要进行其他措施，如投入备用设备、调整系统运行参数等。
6.故障分析和处理：在确定动作范围之后，操作人员需要进行故障分析和处理。
他们会利用差动保护装置的记录功能，分析故障发生的原因和过程，并制定相应的处理方案。
处理方案可能涉及设备维修、线路更换、系统重启等。
7.报告编写和归档：最后，操作人员需要撰写差动保护动作的报告，并进行归档。
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非同期并列引起的主变差动保护异常动
作分析及措施
[摘要]无限大电网与小电网非同期并列引起主变差动保护CT严重饱和，不
平衡电流形成差流，差动保护二次谐波闭锁临界开放,导致保护异常动作原因分
析及控制措施。
[关键词]非同期并列互感器饱和二次谐波保护异常动作措施
0.引言
随着电力系统的高速发展，电网装机规模日益增大，电力系统结构日趋复杂，特高压直流、交流大区互联的大电网应用而生。
继电保护装置作为电力系统中保
护电力元件最重要的一道安全防线，其作用是被保护的元件在发生故障时保护装
置第一时间动作,快速、可靠、有选择、正确地出口切除故障设备，从而达到避
免事故进一步扩大，减少停电范围的目的。
差动保护作为主变压器的主保护，其动作的正确性、可靠性对变压器的安全
运行起着至关重要的作用。
变压器差动保护利用流入变压器一侧的电流必然等于
流出变压器另一侧电流的基本原理，当变压器内部故障，故障电流大于变压器差
动保护的动作电流时，差动保护可靠动作，跳开变压器各侧的断路器，切断故障
电流，起到保护变压器的作用，但当变压器外部故障时，流过变压器的电流为穿
越性的故障电流，此时理论上流过变压器各侧的电流矢量和为零，变压器保护应
该可靠不动作。
常用的电力变压器作为静止电机，不同于发电机，原边和副边之间仅为电磁
耦合方式进行能量传递，不存在电的直接联系。
根据变压器运行过程中的谐波特性，广泛引入二次谐波制动或间断角制动，作为变压器差动保护防误动作的必要
措施。
1.现象简述
某水电站以220kV电压等级接入电网送出变电站II母，为两机一变单元扩
大接线方式，主变压器保护装置按反措要求，配置了两套独立的电气主保护和一
套非电量保护， A、B套电气主保护均使用国电南自PST 1200U型主变差动保护
装置。
2019年10月31日08时45分水电站受到电网较大冲击，两台主变差动保
护装置后备保护均启动，08时45分，调度机构告知该水电站送出220kV变电站220kV I母故障解列，水电站为孤网模式运行，即4#机组带2T主变、2#机组带
1T主变，通过220kV线路、送出变电站220kV II母与区域另一小火电厂和当地
县城负荷构成小孤网运行模式。
10时37分57秒电网通过对侧送出变电站同期装置对其220kV I母、II母（两个系统）进行带负荷并列操作，操作过程中水电站受到系统强烈冲击，1#主
变差动保护动作，1#主变高压侧断路器、低压侧断路器跳闸，经检查1#主变A套
差动保护动作，B套差动保护并未动作，A套报文如下：
0ms后备保护启动，48ms差动保护动作，差动电流=0.403A
2.原因分析
2.1 A套差动动作原因分析
差动保护作为变压器的主保护，只有变压器内部故障时方可开放保护可靠动作，该电站PTS 1200U变压器差动保护采用三段式比例制动、二次谐波制动式逻辑，用于防止主变充电操作时保护装置误动作。
电网送出变电站自动准同期功能
及安全、可靠性在投运时已进行了验证，且在历年的运行过程中已完成数次操作，均无异常。
此次两个系统同期时两套主变后备保护均同时启动，B套差动保护启
动未动作，A套差动保护异常动作出口，主变停运，这与保护设计原理明显不符，
为此全面、系统地分析保护异常动作原因及动作的正确性，对于系统的安全运行
势在必行。
（1）调取A套差动保护动作录波图（如图1所示），高压侧三相电压所示，主变高压侧电压在正常运行过程突然发生严重的波形畸变，突变时间与两个电力
系统同期并列操作时间吻合，波形显示同期并列时刻合闸相角超过60o，远远超
过规范要求的合闸角差，A相电压从接近于90o，瞬间被拉到了150o，电压波形从
正弦波变为锯齿波，B、C相电压也明显畸变，C相突变情况最严重。
图1 A套差动保护录波图
（2）分析主变高压侧、低压侧电流波形可知，此时系统产生了较大的非同
期短路冲击电流，非同期并列后，致使高压侧和低压侧二次电流偏向时间轴的一边，特别是C相高低压侧电流波形畸变尤为明显，分析认为一次系统非同期短路
后电流急剧上升，CT深度饱和。
二次电流因CT深度饱和原因不再与一次电流同
步有周期性的变化，产生的不平衡电流形成三相差流，以C相差流最为明显，为0.403A。
（3）谐波分析（如图2），二次电流中存在大量的直流分量，高压侧C相直
流分量值最大为0.723A，占比高达120.1%，高次谐波中二次和三次谐波的含量
普遍较低，故程序中将CT饱和判据开放，此时A套保护受纵差差流二次谐波闭锁。
图2二次电流中的二次谐波
（4）二次谐波闭锁标志验证（如图3），48.33ms时刻二次谐波闭锁标志三
相同时开放，差动保护动作。
保护装置二次谐波闭锁原理采用最大比闭锁，即计
算三相差流中的最大二次谐波与最大基波的比值，大于二次谐波定值则闭锁差动，反之则开放。
48.33ms时刻三相差流值AID、BID、CID最大为C相差流0.403A，
三相二次谐波值A2VB、B2VB、C2VB最大为B相差流二次谐波0.06A，比值为
0.06/0.403=0.148，恰好小于二次谐波制动系数0.15，故此时二次谐波闭锁标志
开放，差动动作。
（A2H、B2H、C2H为闭锁标志，置1为开放，绿色--0->1、红
色--1->1、灰色--1->0、白色--0->0）。
图3 A套差动录波标志集
2.2 B套差动未动作原因分析
根据相同的原理（如图4），对比B套保护不难发现，48.33ms时刻B套保
护受纵差差流二次谐波闭锁的情况下，满足闭锁条件，即三相差流值AID、BID、CID最大为C相差流0.407A，三相二次谐波值A2VB、B2VB、C2VB最大为B相差
流二次谐波0.065A，比值为0.065/0.407=0.159，大于二次谐波制动系数0.15，
故此时二次谐波闭锁标志A2H、B2H、C2H不开放，差动闭锁，故即使差流已达到
差动保护动作门槛值，但差动保护被可靠闭锁，未动作出口。
图4 B套差动录波标志集
综上所述，该水电主变保护A套差动动作的直接原因为并列操作时非同期并
列形成较大的非同期短路电流，考虑到主变差动用保护CT饱和特性、不平衡电
流、差动保护闭锁逻辑策略等，综合分析结果为由于两套主变保护纵差差流二次
谐波含量最大值在临界值15%附近，A套和B套保护二次电流源CT高度饱和，直
流分量产生的不平衡电流，使差动回路形成大于差动动作门槛值的差动电流，加
之保护装置采样、计算结果存在合理范围内的误差，A套保护计算结果小于15%，故A套保护差动闭锁开放，差动保护动作。
B套保护计算结果大于15%，故B套
保护差动只启动不动作。
为此，判定本次PST 1200U主变保护装置A套差动保护
动作行为正确，B套差动保护不动作也为合理现象。
3.措施建议
保护装置的可靠正确动作，对被保护设备的安全、可靠运行起着至关重要的
作用。
为防止类似事故发生,建议采取以下四项措施：
3.1全面检查同期装置，确保并列时合闸角在合理范围内。
同时优化同期回路，设置同步检查继电器与同期开出回路的双“与”逻辑关系，严防非同期操作，对主变等核心设备的冲击，影响其使用寿命。
3.2差保护用CT在选型时应充分考虑短路特性，使用抗饱和能力强、伏安特
性好的同型号互感器，日常生产中要做好保护装置的定检工作，结合定期检修工
作对保护用CT抗饱和特性进行复核，确保保护装置安全、可靠运行。
3.3根据系统阻抗变化，认真核算保护装置定值，确保满足灵敏性、可靠性、快速性、选择性的动作要求。
3.4配置专业人员，加强继电保护的日常管理，提高保护装置的运行、管理
水平。
4.结语
近年来，电网容量快速增长，电力系统电压等级不断提高，保护装置不正确
动作引起的跳闸事故，对电网、发电企业产生了很大的经济损失，同时也给企业
的安全生产、对外形象产生了较大的负面影响，为此强化电力系统的继电保护管理，优化保护配置和保护策略，提升反措能力，将会对继电保护正确、可靠动作
起到积极的作用。
参考文献：[1]PST1200U继电保护装置技术说明书，国电南京自动化股份有限公司；
[2]电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程,DL/T623-2010；
[3]电力系统微机继电保护，高亮著。
作者简介：陈均林，男，1980年生，电力系统及其自动化专业，本科学历，工程师，从事电力生产运维及管理工作。