和應(yīng)涌流導(dǎo)致機組差動保護(hù)誤動作停機的原因分析

張世明++肖鵬

摘 要：變壓器在沖擊合閘時會產(chǎn)生勵磁涌流，從而對運行變壓器及發(fā)電機引起和應(yīng)涌流，可能導(dǎo)致運行變壓器或發(fā)電機的差動保護(hù)誤動，影響變壓器與發(fā)電機的正常運行。天花板電站繼電保護(hù)裝置配置中，主變保護(hù)提供了二次諧波原理和波形判別原理兩種方法識別勵磁涌流后進(jìn)行涌流閉鎖，而發(fā)電機保護(hù)還沒有防止和應(yīng)涌流引起差動保護(hù)誤動的有效措施。電廠在對#2主變進(jìn)行沖擊送電時，由于#2主變空沖產(chǎn)生了很大的勵磁涌流，#1發(fā)電機系統(tǒng)也由此產(chǎn)生了和應(yīng)涌流， 引起#1發(fā)電機組保護(hù)裝置比率差動動作跳閘。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；和應(yīng)涌流；比率差動；保護(hù)跳閘

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0130-03

1 概述

天花板水電站位于金沙江一級支流牛欄江中下游河段，是牛欄江梯級水電開發(fā)規(guī)劃“兩庫十級”的第七級。電站壩址位于牛欄江支流清水河河口上游約1.5km的天花板峽谷處。工程區(qū)左岸為巧家縣，右岸為魯?shù)榭h，距離巧家和魯?shù)榭h城公路里程分別為123km和57km。

發(fā)電機與主變壓器采用獨立單元接線，兩臺發(fā)電機組，單機容量90MW。220kV側(cè)接線為單母線接線，220kV高壓配電裝置采用SF6氣體絕緣金屬全封閉開關(guān)設(shè)備（GIS室），最終電站以一回220kV線路接至云南電網(wǎng)昭通永豐500kV變電站，如圖1所示。

2015年04月08日16時28分，天花板電站在對220kV#2主變充電時，#1發(fā)電機主二保護(hù)裝置比率差動動作，#1發(fā)電機組出口斷路器011跳閘，發(fā)電機組自動停機。

2 事故前運行方式

#1機組帶80MW負(fù)荷正常運行、#1主變正常運行，220kV母線及線路正常運行，#2機組停機態(tài)，#2主變熱備態(tài)，#1主變中性點接地刀閘2010合位，#2主變中性點接地刀閘2020合位。

3 事故經(jīng)過

天花板電站#2發(fā)變組于2015年4月7日提前檢修結(jié)束，下午對#2機組空轉(zhuǎn)運行正常后，于4月8日向調(diào)度申請對#2主變充電時，電站首先對#2主變進(jìn)行全面檢查確已具備充電條件，然后合上#2主變中性點2020接地刀閘，2015年04月08日16時28分，上位機發(fā)令合上#2主變高壓側(cè)202斷路器#2主變充電，202斷路器合閘后，#1發(fā)電機保護(hù)裝置比率差動動作跳閘，#1發(fā)電機出口011斷路器跳閘停機。

4 事故原因分析

4.1 保護(hù)裝置記錄分析

對#1發(fā)電機組差動保護(hù)范圍內(nèi)一次設(shè)備（011斷路器、0111隔離開關(guān)，勵磁變，廠高變、13.8kV母線，出線、尾線、定子繞組等）進(jìn)行了全面檢查未發(fā)現(xiàn)異常，接著將對發(fā)電機組搖測定子絕緣電阻為：15s=20兆歐，60s=500兆歐，吸收比：25，符合規(guī)程要求并與上一次比較一致，隨后檢查保護(hù)裝置未發(fā)現(xiàn)異常，核對#1發(fā)電機組主二保護(hù)裝置保護(hù)定值與云南省調(diào)繼電科下發(fā)定值單定值一致。

4.2 保護(hù)裝置記錄分析

根據(jù)現(xiàn)場打印的#1機組第二套保護(hù)動作報告來看，發(fā)電機保護(hù)在#2主變空載合閘瞬間，兩套保護(hù)裝置均有啟動，根據(jù)波形可知發(fā)電機電流發(fā)生了突變，電流中含有很大的非周期分量，電流波形偏向時間軸一側(cè)，此為勵磁涌流明顯特征。且發(fā)電機機端和中性點電流變化一致，故此時尚無差流出現(xiàn)。約190mS后，隨著非周期分量的衰減，發(fā)電機機端電流A相、B相波形與中性點的A相、B相變化不一致，導(dǎo)致發(fā)電機差動計算出差流，該差流大于差動保護(hù)啟動值（0.3Ie Ie=0.85A），故發(fā)電機差動保護(hù)啟動并且跳閘。

4.3 #2主變的波形分析

故障錄波器錄取的波形如圖2。

根據(jù)以上波形顯示，電站當(dāng)時正在對#2主變進(jìn)行空沖送電，可知以上波形顯示的是#2主變在空沖時產(chǎn)生的勵磁涌流波形，由于高壓側(cè)三相電壓在主變沖擊前后均無明顯變化，可以推斷空沖時#2主變內(nèi)部以及系統(tǒng)上并無電氣故障。

#2主變高壓側(cè)電流也存在明顯的勵磁涌流的特征，由于主變差動保護(hù)有勵磁涌流判別邏輯，由圖4可知，#2主變高壓側(cè)電流含有很大的諧波成分，其中二次諧波含量超過20%，裝置定值中二次諧波閉鎖定值15%，主變差動保護(hù)在判別出差流符合勵磁涌流的特性以后自動閉鎖比率差動保護(hù)，所以主變比率差動保護(hù)不動作。

4.4 故障錄波器記錄分析

現(xiàn)場錄取了故障錄波器的相關(guān)波形，故障錄波器中#1發(fā)電機機端電流波形如下圖、中性點的電流波形如圖4。

通過故障錄波分析軟件，將#1發(fā)電機的機端電流和中性點電流做差動分析，結(jié)果如圖5。

由圖3可知，故障錄波器錄取的發(fā)電機機端電流和中性點電流中也含有較大的非周期分量，且在波形的后半段開始機端和中性點的電流波形變化不一致。

由圖5可知故障錄波器錄取的電流計算出的差流與第二套保護(hù)裝置計算出的差流基本完全一致，其中A相差流達(dá)到約0.38A，大于發(fā)電機差動啟動電流定值（0.3*0.85A=0.255A）。

由故障錄波的圖可以證明保護(hù)裝置采樣和計算均正常，在保護(hù)啟動后差流逐步出現(xiàn)且大于差動啟動定值，符合發(fā)電機差動保護(hù)動作條件。

由圖4可知發(fā)電機機端電壓在保護(hù)動作前后均無明顯變化，在保護(hù)動作前后發(fā)電機機端和中性點電流除了有非周期分量外，電流幅值并沒有明顯變大，由此可以排除發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障的可能性。

5 結(jié)語

綜上所述，發(fā)電機在保護(hù)跳閘前后電壓基本不變，發(fā)電機電流除了有較大非周期分量以外，幅值沒有明顯變化，故基本可以排除發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障的可能性。

在#2主變進(jìn)行沖擊送電時，由于#2主變空沖使產(chǎn)生了很大的勵磁涌流，#1發(fā)電機系統(tǒng)也由此產(chǎn)生了和應(yīng)涌流，由于涌流中含有較大的非周期分量，使發(fā)電機機端和中性點CT的傳變特性發(fā)生了變化，從而使進(jìn)入#1發(fā)電機兩套保護(hù)裝置以及故障錄波器的電流均發(fā)生了畸變；由于機端和中性點的CT傳變特性有差異，導(dǎo)致發(fā)電機機端和發(fā)電機中性點的電流畸變程度不一致，最終導(dǎo)致發(fā)電機差動回路出現(xiàn)差流，發(fā)電機保護(hù)裝置啟動比率差動保護(hù)跳閘。

參考文獻(xiàn)

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