近年来，因TA二次侧保护与测量用绕组接反导致保护误动的故障时有发生。当故障发生在接有测量用绕组的相别时，因测量用绕组伏安特性与保护用绕组不同，互感器铁心迅速饱和，二次电流不会随一次电流的增大而增大，二次电流达不到继电保护装置所要求的动作电流而拒动；当故障相发生在接有保护用绕组的相别时，系统发生近端故障，短路电流较大，在二次回路产生的电压作用下，会使测量级TA的铁心磁通增加，由于测量用绕组饱和电压较保护用绕组低很多，造成测量级TA出现短时间内的反向饱和，励磁阻抗迅速减小，从而在该相上产生反向的异常电流，二次电流值无法正确反映故障电流情况导致保护误动。本文就第二种情况引起的某变电站母差保护误动故障进行了分析。

某变电站于2004年投运，共有4台主变压器，总容量660 MVA，接有220 kV、110 kV、35 kV 3个电压等级，其中3号、4号主变压器接有110 kV电压等级，4台主变压器的35 kV侧均独立运行。220 kV侧接线形式为双母线接线，进出线10回；110 kV侧接线形式为双母线接线，进出线6回；35 kV侧接线形式为单母线接线，出线36回。110 kV母差保护装置为单套配置、深圳南瑞科技有限公司BP-2B型母差保护装置，于2004年投入运行。

2015年3月，该变电站110 kV电压等级156出线电缆杆塔侧L1相缆头发生单相接地故障，156线路保护L1相零序Ⅰ段、差动保护、距离Ⅰ段保护出口，正确动作。110 kV母差保护装置Ⅰ母L2相差动保护动作出口，切除与母联及Ⅰ母连接的元件。故障前110 kV双母线并列运行。

现场110 kV母线实际运行间隔主接线情况如图 1所示，母联及主变间隔TA变比均为1200 A/5 A，线路间隔TA变比均为600 A/5 A。

图1(Figure 1)

图 1 110 kV母线运行间隔主接线图

通过对线路保护、故障录波及记录数据进行分析，156线路间隔L1相发生故障，母差保护装置、线路保护装置及故障录波器记录的故障持续时间基本一致（60 ms左右），156线路电流幅值与线路保护装置记录值基本一致（二次电流有效值为73 A）。根据线路保护装置、故障录波器及母差保护装置记录的数据分析，只有L1相母线电压下降，L2相、L3相电压均正常，说明L2相、L3相未发生故障；同时在母差保护装置的录波图上，发现只有故障线路（156）的非故障相（L2相）出现大电流，其他间隔没有出现。

母差保护动作记录显示动作相为L2相（实际L2相为非故障相），母线上各元件电流均为负荷电流。由母差保护录波图看出，当L1相故障时，156线路（L4间隔）的L2相出现了与L1相方向相反的较大电流，幅值约为25.9 A，造成L2相大差动保护出现14.7 A的差动电流，满足差动保护启动判据；由于母线上其他元件的L2相电流均为负荷电流，制动电流小，Ⅰ母L2相差动保护满足动作条件，在Ⅰ母复合电压开放的条件下，Ⅰ母L2相差动保护动作出口。

查看母差保护装置录波图，保护启动后20~35 ms的录波数据出现中断不连续现象，如图 2、图 3所示。通过数据分析核对，发现保护启动后20~35 ms的录波数据丢失。装置记录的数据实际为启动后180~195 ms数据。由于系统扰动情况不同，装置内各保护元件动作行为也不同，因而从保护启动到返回这段时间不确定，有可能持续很长时间，而录波的存储空间有限，不能保证完整地记录整个扰动过程。为了在有限的记录空间内尽可能记录更多的有用信息，母差保护装置录波采用了分段记录的格式。该格式可记录保护启动前、后各1个周波（20 ms），动作前、后各4个周波的数据，并由保护板实时上传至管理板^[1]。录波图记录格式分类描述如图 4所示。

图2(Figure 2)

图 2 母差保护故障线路电流及差流录波图

图3(Figure 3)

图 3 母差保护110 kV Ⅰ母、Ⅱ母电压录波图

图4(Figure 4)

图 4 录波图记录格式

保护启动后，“轮流刷新区1”正确记录启动前、后1个周波数据；保护动作后，在管理板对“轮流刷新区2”数据的记录过程中，未及时控制录波数据长度，导致动作录波数据较长。由于BP-2B型母差保护装置动作后共存储8个周波数据，当动作录波数据长度超过装置设置录波数据长度要求时，在数据循环刷新过程中将覆盖“轮流刷新区2”中的最早数据，导致装置录波启动后20~35 ms的数据被覆盖，因此装置记录该段时间数据为保护启动后180~195ms的数据。

现场检查用于母差保护的二次电流回路，发现156间隔L2相用于母差保护的二次回路电缆应接于准确级为5P20的绕组，实际接到了准确级为0.5级的绕组上。该变电站接于110 kV母差保护装置的TA二次电缆较长（200多m），当L1相发生近端故障，故障电流较大（故障时峰值达到12 400 A左右）且在二次回路中性线电阻R_n上产生1个较高的电压U_n（见图 5），同时加到L2相、L3相上，而0.5级的TA绕组伏安特性饱和电压较5P20级绕组低很多^[2]，U_n引起L2相TA饱和，励磁阻抗降低，本应全部经R_n流回的短路电流经过L2相分流，产生了图 2所示的与L1相短路电流方向相反、大小为4300 A的电流，导致保护误动。

图5(Figure 5)

图 5 单相接地故障时TA二次回路分流示意图

156线路故障时，故障相L1相电流明显饱和，故障录波见图 6所示。现场对156间隔TA的5P20准确级绕组进行了TA饱和特性测量，发现拐点电压较低（150~160 V）。若该故障处短路容量增大，TA二次回路可能还会因非周期分量（高次谐波及直流分量）影响导致电流分流，互串非故障相，引起差动保护不正确动作^[3]。

图6(Figure 6)

图 6 156线路故障电流录波图

针对此次母差保护误动的原因，除了要求认真落实二次回路检查工作，更重要的是对常规电流二次回路调试及验收的极性校验法及一次通流法进行改进。需要对传统的方法进行改进，在进行检测前，TA只留1组线圈，将其余数组线圈在TA接线盒处短接，最好将指针式电流表的测量位置从端子箱处移到保护装置处，这样再进行上述校验时，只有当接线完全正确的情况下，指针电流表才会出现偏转或者相应装置才有电流值显示。

对于提高TA的抗饱和能力，可采取以下措施，现场可根据实际情况选择：

（1）发生线路近区故障时，短路电流过大，TA出现饱和现象，影响保护动作的可靠性。建议根据地区短路容量重新核算TA选型是否合适，对不满足要求的TA进行更换。

（2）改进母差保护装置的差动保护启动及闭锁条件，例如采用分相电压闭锁等方法^[4]。

（3）根据现场实际情况，对于二次回路提高TA抗饱和性临时措施有3种：增大保护用TA变比^[5]，可提高饱和电压，减小分流可能性，同时考虑母线上所有出线间隔，将原保护用变比由600 A/5 A改为1200 A/5 A；将备用的5P20准确级绕组与在用的绕组串接使用，提高带负载能力；降低TA二次回路电阻，尤其是中性点N线电阻，改变二次回路接线方式，将L1、L2、L3相的N线分别引回保护屏。

随着电网规模的不断扩大及保护设备运行年限的增加，设备的运维工作压力越来越大。目前母差保护超期校验的情况在内蒙古电网较为普遍，忽视对母差保护装置硬件及二次回路的检查，则无法及时发现装置存在的隐患。因此要求从施工、验收、日常管理与维护等方面着手，认真积累工作经验，保证电网的安全运行。