機端TA故障致主變差動保護動作的分析及預防

宋俊峰，曹建民，李 沛，吳躍恒

（1.國家電投集團河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002；2.河南能信熱電有限公司，河南 許昌 461000）

機端TA故障致主變差動保護動作的分析及預防

宋俊峰1，曹建民1，李 沛2，吳躍恒2

（1.國家電投集團河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002；2.河南能信熱電有限公司，河南 許昌 461000）

介紹了某電廠因發(fā)電機機端TA二次引出線燒斷而引起主變差動保護動作的事故，分析了保護裝置的動作情況和TA二次線燒斷的原因，提出了整改措施。為避免TA運行時二次側(cè)開路事故，從開路原因和設備維護上提出了合理化建議。

主變；差動保護；TA二次引出線；滅磁開關(guān)

0 引言

某電廠2臺210 MW汽輪發(fā)電機組采用發(fā)變組單元接線。1號機組于2008年9月并網(wǎng)運行，機組配置許繼WFB-800型微機發(fā)變組成套保護裝置，電氣量保護按A，B柜雙重化配置，A，B柜均配置了1套發(fā)電機電氣量保護WFB-801和主變電氣量保護WFB-802。發(fā)電機中性點配置了4組套入式TA（1TA-4TA），機端配置了5組套入式TA（5TA-9TA）。其中，中性點1TA（2TA）與機端8TA（9TA）構(gòu)成了B（A）柜發(fā)電機差動保護，機端8TA（9TA）分別與220 kV出線側(cè)TA、高廠變高壓側(cè)TA的不同二次繞組構(gòu)成了B（A）柜主變差動保護。2015-06-16，在該廠1號機組運行中，發(fā)電機機端A相8TA二次引出線燒斷，保護B柜主變差動保護動作，出口開關(guān)跳閘，解列停機。

1 事故經(jīng)過和現(xiàn)場處理

2015-06-16，電廠1號 機 組 有 功 負 荷181 MW，無功負荷113 Mvar，發(fā)電機出口電壓16 kV，三相定子電流分別為7 630 A，7 724 A，7 742 A，機組正常運行。22：25，1號機組主變高壓側(cè)開關(guān)和滅磁開關(guān)跳閘，主汽門關(guān)閉，6 kV廠用電自動切換，CRT（顯示器）顯示“發(fā)電機差動回路斷線”、“主變差動保護動作”光字牌。檢查保護動作情況，發(fā)變組保護A柜無信號發(fā)出。

22：24：37：947，保護B柜WFB-801裝置報“機端TA斷線”，閉鎖發(fā)電機差動保護。事故報告如表1所示。

表1 WFB-801裝置事故報告

22：25：22：848，保護B柜WFB-802裝置報“主變比率差動保護A相動作”，致機組全停。事故報告如表2所示。

表2 WFB-802裝置事故報告

檢查發(fā)電機、主變、高廠變一次系統(tǒng)無異常，根據(jù)現(xiàn)場檢查情況和保護動作情況（保護A柜沒有動作信號發(fā)出，且機端A相TA無二次電流），分析故障點可能出在機端TA回路。在打開機端A相第8組TA二次接線盒后，發(fā)現(xiàn)該組TA二次引線在接線端處燒斷，套在螺栓上的接線環(huán)已燒熔附著在螺栓上，接線環(huán)上下均未使用墊片，直接用螺母緊固。事故現(xiàn)場照片如圖1所示。

圖1 TA二次線燒斷情況

對燒斷的二次引線進行更換，并對該相TA進行伏安特性試驗、直流電阻測試、絕緣測試，數(shù)據(jù)全部合格后，1號發(fā)變組恢復備用，機組啟動并網(wǎng)。

2 保護裝置動作分析

2.1 發(fā)電機差動回路TA斷線動作分析

基本參數(shù)：發(fā)電機Ie=9 056 A，TA變比12 000/5，二次側(cè)In=3.773 A。

許繼WFB-801裝置發(fā)電機差動回路TA斷線判據(jù)為：當任一相差動電流大于0.15倍的額定電流時，啟動TA斷線判別程序。

在同時滿足下列條件時，認為TA斷線：

（1） 本側(cè)三相電流中至少一相電流不變；

（2） 最大相電流小于1.2倍的額定電流；

（3） 本側(cè)三相電流中至少有一相電流為0。

該廠差動回路TA斷線保護投入情況為：保護投退控制為保護投入，取1；TA斷線閉鎖差動保護功能選擇投入。

依據(jù)發(fā)電機TA斷線判據(jù)和動作報告分析，TA斷線動作并閉鎖發(fā)電機差動保護動作行為正確。

2.2 主變差動保護定值及保護動作分析

主變差動保護基本參數(shù)如表3所示。

表3 主變差動保護基本參數(shù)

許繼WFB-802裝置主變比率制動差動保護動作方程為：

其中：Iop為差動電流，Iop.0為差動最小動作電流整定值，Ires為制動電流，Ires.0為最小制動電流整定值，S為比率制動特性斜率，In為基準側(cè)電流互感器的額定二次電流。

在該次事件中，最小動作電流值按躲過正常變壓器額定負載時的最大不平衡電流整定，該廠實取Iop.min=0.4 In=1.53 A；起始制動電流值該廠按主變高壓側(cè)額定電流整定Ires.0=3.817 A。根據(jù)主變比率制動差動保護原理和動作報告分析認為，差動保護動作行為正確。

根據(jù)河南電力試驗研究院下發(fā)的“TA斷線保護”定值和TA斷線保護判據(jù)，TA斷線側(cè)最大相電流為3.37 A，保護設定額定電流為2.007 A，最大相電流大于1.2倍的額定電流，TA斷線保護不動作，因此不閉鎖主變差動保護。這就是發(fā)電機機端TA斷線未閉鎖主變差動保護的原因。

3 TA二次開路原因分析

根據(jù)發(fā)變組保護動作報告及故障后現(xiàn)場檢查情況分析，事故原因和現(xiàn)場不符合項如下。

（1） 設備安裝期間，A相TA二次引出線施工工藝差，質(zhì)量不到位，線芯受損，造成引線在接線端處燒斷，是引起主變差動保護動作的主要原因。施工人員在施工中剝線和做彎的力度控制不當，造成內(nèi)部線芯受損，并且受損部位被電纜絕緣皮和線號管遮擋，使得檢修人員在歷次機組檢修過程中均未發(fā)現(xiàn)此隱患。

（2） 發(fā)電機出線罩區(qū)域振動大，電纜接線頭長期在高頻振動中反復扭折，加劇了電纜受損程度，也是引起主變差動保護動作的另一個重要原因。

（3） 接線環(huán)燒熔附著在螺栓上。分析原因是A 相TA二次側(cè)引出線接線環(huán)與接線柱連接時未使用墊片，直接用螺母進行緊固壓接（檢查發(fā)電機機端和中性點各TA均為此種接線方式）。在機組運行期間由于出線罩處振動的原因，緊固螺母會松動，導線接觸面積減小，接觸電阻增加，造成接線環(huán)發(fā)熱，最終接線環(huán)燒熔附著在螺栓上。此外，在事故處理時發(fā)現(xiàn)發(fā)電機TA所處環(huán)境散熱效果差，實測接線盒溫度高于60 ℃，這種情況會加重二次引出線氧化程度，引起設備不正常發(fā)熱。

4 事故整改措施

（1） 對發(fā)變組保護回路以及重要輔機的TA二次引線進行了排查，重點是檢查電纜有無損傷、電纜接線環(huán)與接線柱連接方式是否符合規(guī)范，接線環(huán)繞向是否符合規(guī)定（應為順時針方向）。對檢查出有損傷的電纜進行更換，并在電纜接線環(huán)與接線柱連接時使用墊片，增大接觸面積。

（2） 將二芯硬電纜更換為多股軟銅線，增加電纜的韌性，減小機組振動對接線端子的影響。

（3） 改善TA工作環(huán)境，降低接線端子盒溫度，以減小溫差變化對設備產(chǎn)生的劣化。

5 建議

目前我國已投產(chǎn)或在建機組均為大容量機組，發(fā)電機、變壓器容量都很大，TA變比也很大。當TA二次側(cè)線圈開路時，會產(chǎn)生危險的過電壓，損壞二次電纜和保護裝置，甚至引發(fā)火災事故，嚴重威脅電廠的安全運行，因此要盡量避免此類事故的發(fā)生。

從近幾年因TA故障導致的安全事故來看，造成TA二次側(cè)開路的原因主要有施工工藝不當、試驗人員工作失誤和設備質(zhì)量存在缺陷等。為防止TA發(fā)生故障，從開路的原因和設備日常維護上考慮，提出以下建議。

（1） 設備廠家提高制造質(zhì)量，防止出廠設備帶有先天性缺陷。

（2） 設備安裝期間施工人員要按照標準提高施工工藝，業(yè)主方加強對施工工藝的監(jiān)督檢查。

（3） 室外端子箱、TA接線盒內(nèi)的端子排螺絲和墊片要采用鍍鋅螺絲，防止因受潮生銹接觸不良。

（4） 在TA保護校驗、預試等作業(yè)中，要進行二次回路直阻測量。工作結(jié)束后，要復查電流回路連接片是否連接可靠、接線端子是否擰緊。在緊固端子時，用力要適當，避免對線芯造成損壞。

（5） 建立對重要保護的TA二次回路的巡查制度，尤其是要將TA根部、就地TA端子箱和保護屏內(nèi)電流回路接線端子等部位納入重點巡視項目。

（6） 加強設備的遠紅外測溫巡視，將TA二次回路測溫納入到定期工作中去，以便盡早發(fā)現(xiàn)設備隱患。

（7） 利用發(fā)變組微機保護的實時監(jiān)測功能，開展定期監(jiān)測各差動回路的采樣值，各相差動電流、制動電流，做好劣化分析。

1 張慧山.一起CT二次回路開路事故的分析［J］.電力安全技術(shù)，2013，15（2）：32-33.

2 唐芳軒.電流互感器故障使發(fā)電機差動保護動作分析［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2004，32（1）：63-64.

2015-12-16；

2016-02-16。

宋俊峰（1975-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠電氣設備點檢維護工作，email：kfsjf19751220@163.com。

曹建民（1974-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠集控運行技術(shù)管理工作。

李 沛（1987-），女，工程師，主要從事發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)管理工作。

吳躍恒（1987-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠安全技術(shù)管理工作。