差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析及改造

王濟(jì)娟，趙利權(quán)，顧 婧

(1．大唐琿春發(fā)電廠，吉林 琿春 133303;2．國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021;3．吉林機(jī)電工程學(xué)校，吉林 吉林 132101)

電力系統(tǒng)中起保護(hù)作用的差動(dòng)保護(hù)，一旦發(fā)生誤動(dòng)反而起不到保護(hù)作用，影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。某廠2×330 MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)為T(mén)255-460型電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)采用機(jī)端自并勵(lì)方式。6 kV廠用系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置采用CSC-241A型數(shù)字式變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置、CSC-241C型數(shù)字式廠用變保護(hù)裝置、CSC-237A型數(shù)字式電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置，當(dāng)機(jī)組投運(yùn)后啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)時(shí)，由于脫硫電源差動(dòng)保護(hù)電流互感器(TA)的電流飽和造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，嚴(yán)重影響了6 kV設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、供熱的可靠性和機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 現(xiàn)場(chǎng)概述

增壓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YKK1000-14，額定容量為2 200 kW，額定電壓為6 000 V，額定電流為300 A。增壓風(fēng)機(jī)電源安裝于6 kV脫硫母線段上，6 kV脫硫電源進(jìn)線電源由6 kV廠用電供電，保護(hù)裝置安裝在6 kV廠用電側(cè)，保護(hù)由CSC-241A型數(shù)字式變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置和CSC-241C型數(shù)字式廠用變保護(hù)裝置共同組成，差動(dòng)保護(hù)定值為:比率差動(dòng)啟動(dòng)電流0．79 A，制動(dòng)拐點(diǎn)電流1．57 A，比率制動(dòng)系數(shù)0．5，二次諧波系數(shù)0．3。脫硫電源進(jìn)線廠用側(cè)和脫硫側(cè)TA型號(hào)為L(zhǎng)ZZBJ18-10，變比為800/5，額定輸出15 VA。脫硫側(cè) TA二次負(fù)載為6．9 Ω，廠用側(cè) TA二次負(fù)載為 0．26 Ω。

根據(jù)DL/T 995—2006《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》第中6．1．2．4條的規(guī)定，自電流互感器的二次端子箱處向負(fù)載端通入交流電流，測(cè)定回路的壓降，按保護(hù)的具體工作條件和制造廠家提供的出廠資料，驗(yàn)算是否符合互感器10%誤差的要求。試驗(yàn)時(shí)，用380 V交流電源、調(diào)壓器、水電組、電流表做TA 10%誤差曲線試驗(yàn)，廠用側(cè)在TA二次繞組加100 A電流，流入保護(hù)的電流為75 A，該值除以100 A后為0．75，小于0．9，故電流互感器10%誤差不合格。

脫硫系統(tǒng)在啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)時(shí)，造成脫硫電源進(jìn)線保護(hù)裝置差動(dòng)動(dòng)作，廠用側(cè)和脫硫兩側(cè)斷路器跳閘。

2 故障分析

在電源控制系統(tǒng)(ECS)監(jiān)控后臺(tái)調(diào)取脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，從錄波圖中看出脫硫側(cè)A、C相波形發(fā)生畸變，而且脫硫側(cè)C相波形嚴(yán)重畸變，包含有非周期分量和諧波分量，選取啟動(dòng)時(shí)半周期內(nèi)的任一組二次電流值數(shù)據(jù)為:廠用側(cè)A相電流為16．2 A，B 相電流為14．3 A，C 相電流為 17．8 A，脫硫側(cè)A相電流為11．8 A，B相電流為14．2 A，C相電流為8．1 A，C相差流很大，遠(yuǎn)大于比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值。進(jìn)行了離線計(jì)算，比較了廠用側(cè)和脫硫側(cè)A、C兩相的電流(為了便于比較，將脫硫側(cè)電流波形取反)，電流波形見(jiàn)圖1、圖2，可以看出脫硫側(cè)的A相和C相電流具有明顯的TA電流飽和特征，A相電流約在43 ms時(shí)飽和程度最大，且逐漸衰減，經(jīng)歷約3個(gè)半周期后，衰減至零。C相TA電流飽和程度比較嚴(yán)重，出現(xiàn)畸形波，約在45 ms時(shí)飽和最嚴(yán)重，且逐漸衰減，經(jīng)歷約3個(gè)半周期后，衰減至零。C相產(chǎn)生較大的差動(dòng)電流，造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。故TA電流飽和是脫硫電源差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因。

圖1 A相廠用側(cè)和脫硫側(cè)電流波形

圖2 C相廠用側(cè)和脫硫側(cè)電流波形

3 改造措施

a．更換電流互感器。按整定計(jì)算中6 kV廠用段最大故障電流30 000 A計(jì)算，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20級(jí)，變比應(yīng)改為1 500/5，廠用側(cè)和脫硫側(cè)兩側(cè)TA均進(jìn)行了更換，更換后型號(hào)為 LZZBJ9-10，變比為1 500/5，準(zhǔn)確等級(jí)5P20，額定輸出15 VA。

b．增大電流互感器容量。根據(jù)電流互感器二次繞組串接后，變比不變，準(zhǔn)確度不變，容量增加一倍，其允許負(fù)載阻抗增大一倍的原理，將脫硫側(cè)TA兩組保護(hù)5P20級(jí)的同名相二次繞組串接，廠用側(cè)保持原來(lái)二次接線不變。

c．增大二次電纜截面，減小二次阻抗值。再敷設(shè)一條由廠用側(cè)至脫硫側(cè)電纜，線徑為4 mm2，與原線徑為2．5 mm2的電纜并接在差動(dòng)保護(hù)電流回路里。廠用側(cè)采用原二次電纜不變。

d．測(cè)試廠用側(cè)和脫硫側(cè)TA二次負(fù)載。廠用側(cè)TA 二次負(fù)載為:A 相0．26 Ω，B 相0．28 Ω，C 相 0．26 Ω，與未更換TA前二次負(fù)載基本一致。脫硫側(cè)TA 二次負(fù)載為:A 相 0．76 Ω，B 相 0．78 Ω，C 相 0．76 Ω，比原來(lái)降低了 6．14 Ω。

4 改造效果及結(jié)論

a．更換TA及增大脫硫側(cè)二次電纜截面后，按照DL/T 995—2006第8．2．3中要求，用一次電流測(cè)量電流差動(dòng)保護(hù)各組電流互感器的相位及差動(dòng)回路中的差電流，帶負(fù)荷后測(cè)得脫硫電源差動(dòng)兩側(cè)的二次電流及差流見(jiàn)表1。結(jié)果相位合格，差流最大值為0．008 A，小于0．02 In(電流互感器二次額定值)的要求。

表1 帶負(fù)荷脫硫電源差動(dòng)保護(hù)高低壓側(cè)的二次電流及差流值 A

改造后，在ECS監(jiān)控后臺(tái)調(diào)取脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)增壓風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，從錄波圖中可以看出，波形正常，沒(méi)有TA飽和現(xiàn)象，選取錄波圖中任一組二次電流值數(shù)據(jù)為:廠用側(cè)A相電流為7．4 A，B相電流為7．1 A，C相電流為7．5 A，脫硫側(cè) A 相電流為7．4 A，B相電流為7．1 A，C相電流為7．5 A，差流幾乎為零，結(jié)果正常。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)6 kV脫硫電源差動(dòng)保護(hù)TA及接線的改造，消除了由于電流飽和造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的隱患，提高了保護(hù)動(dòng)作的可靠性，保證了6 kV設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，為電網(wǎng)提供安全、穩(wěn)定的運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。