某電廠#2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析及整改

寧龍光

（廣州粵能電力科技開(kāi)發(fā)有限公司，廣東 廣州 510000）

1 事件簡(jiǎn)述

2018年04月26日23時(shí)17分34秒，調(diào)試單位在進(jìn)行#2燃機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)TCS系統(tǒng)手動(dòng)斷開(kāi)#2燃機(jī)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)802后，#2燃機(jī)發(fā)變組保護(hù)D屏主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作報(bào)告如圖1所示。

2 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作前電廠情況

主變接線方式為YNd11。主變差動(dòng)CT變比：高壓側(cè)為1 200/1 A，發(fā)電機(jī)側(cè)為15 000/5 A。機(jī)端電壓為20kV，母線電壓為234kV，#2燃機(jī)負(fù)荷為285 MW，功率因素為0.99。

圖1 #2燃機(jī)主變D屏差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告

3 主變差動(dòng)動(dòng)作分析

調(diào)試單位做甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)TCS系統(tǒng)分開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)802后，導(dǎo)致發(fā)變組保護(hù)D屏主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。這是不正確的行為。分析發(fā)變組保護(hù)D屏裝置錄波圖可知，保護(hù)動(dòng)作時(shí)主變高低壓側(cè)電流相位正常，無(wú)其它變壓器保護(hù)動(dòng)作和告警。檢查主變本體未見(jiàn)漏油痕跡，主變低壓套管和母線絕緣套管完好。主變油樣經(jīng)化驗(yàn)人員化驗(yàn)色譜分析結(jié)果正常。因此，該次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，主變壓器本體無(wú)故障[1]。

分析發(fā)變組D屏動(dòng)作報(bào)文記錄，當(dāng)主變差動(dòng)動(dòng)作時(shí)，主變差動(dòng)電流、制動(dòng)電流及高壓側(cè)三相電流幅值均為0.56 A左右（二次值），相位正常。甩負(fù)荷時(shí)，#2燃機(jī)負(fù)荷為285 MW。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)主變高壓側(cè)二次電流為：

由式1可知，當(dāng)#2燃機(jī)負(fù)荷處于285 MW時(shí)，主變高壓側(cè)電流為0.59 A，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的差流值正處于該值附近。通過(guò)與發(fā)變組廠家溝通可知，該主變差動(dòng)保護(hù)在配置上為避免在發(fā)電機(jī)側(cè)發(fā)生故障時(shí)，其他保護(hù)跳開(kāi)GCB后，導(dǎo)致主變差動(dòng)動(dòng)作擴(kuò)大事故范圍，同時(shí)考慮發(fā)電機(jī)在SFC啟動(dòng)以及后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)等情況時(shí)可能引起主變差動(dòng)保護(hù)非正常動(dòng)作，以GCB斷開(kāi)作為發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行的標(biāo)志。當(dāng)GCB開(kāi)關(guān)合閘位置消失時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)瞬時(shí)將機(jī)端電流置0處理，不再將機(jī)端電流計(jì)入主變差動(dòng)保護(hù)的差流計(jì)算。圖2為發(fā)變組保護(hù)D屏裝置錄波圖。由圖2可知，上側(cè)畫紅線處為發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)變位時(shí)刻，下側(cè)紅線處為保護(hù)CPU動(dòng)作時(shí)刻，兩者間隔時(shí)間約19 ms。即裝置在保護(hù)動(dòng)作前19 ms收到機(jī)端GCB變位后，將機(jī)端電流置0不再計(jì)入主變差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算。實(shí)驗(yàn)時(shí)，機(jī)端電流較大，計(jì)算后差流大于保護(hù)定值，約19 ms后保護(hù)動(dòng)作跳閘。因此，初步分析是保護(hù)裝置采集電流不同步且高壓側(cè)電流采集滯后導(dǎo)致了主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

4 整改措施

由于該主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合閘位置消失，導(dǎo)致保護(hù)瞬時(shí)閉鎖機(jī)端電流，不再將機(jī)端電流計(jì)算到主變差動(dòng)保護(hù)，差流大于動(dòng)作值導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作所致。但若取消該判據(jù)（發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合位消失，閉鎖機(jī)端電流），則會(huì)影響發(fā)電機(jī)啟動(dòng)（燃機(jī)通過(guò)SFC裝置拖動(dòng)到2 200轉(zhuǎn)附近，在拖動(dòng)過(guò)程中發(fā)電機(jī)定子存在較大一次電流，若此時(shí)不屏蔽該電流則可能導(dǎo)致主變差動(dòng)誤動(dòng)作）。因此，為主變差動(dòng)保護(hù)能更可靠地動(dòng)作，經(jīng)電力調(diào)度部門和設(shè)備廠家同意，修改保護(hù)裝置主變差動(dòng)保護(hù)功能邏輯配置，基于原有發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合位，增加SFC隔離刀閘合位狀態(tài)，作為主變差流計(jì)算判別條件。當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)和SFC隔離刀閘均處于分閘位置時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)不閉鎖機(jī)端電流；若發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)處于分閘位置、SFC隔離刀閘處于合閘位置時(shí)（該狀態(tài)為發(fā)電機(jī)拖動(dòng)狀態(tài)），主變差動(dòng)保護(hù)閉鎖機(jī)端電流。通過(guò)計(jì)算，發(fā)電機(jī)負(fù)荷為285 MW時(shí)機(jī)端二次電流為：

圖2 #2燃機(jī)發(fā)變組保護(hù)D屏裝置錄波圖

各狀態(tài)具體分析如下（0為分閘狀態(tài)；1為合閘狀態(tài)）。

當(dāng)SFC隔離刀閘狀態(tài)為0、GCB斷路器狀態(tài)為0時(shí)，向機(jī)端三相加2.8∠0° A的電流。觀察裝置，此時(shí)差流為0.588 A，保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)未閉鎖機(jī)端電流。但由于此狀態(tài)下發(fā)電機(jī)已脫離系統(tǒng)，主變處于倒送電狀態(tài)，實(shí)際運(yùn)行情況下機(jī)端不可能存在電流，并且由于本次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合位消失，保護(hù)閉鎖機(jī)端電流并且裝置采樣滯后所致，因此該狀態(tài)下取消發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合位，閉鎖機(jī)端電流邏輯，增加SFC隔離開(kāi)關(guān)位置，可確保主變差動(dòng)保護(hù)在外界斷開(kāi)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)。

當(dāng)SFC隔離刀閘狀態(tài)為0、GCB斷路器狀態(tài)為1時(shí)，向機(jī)端三相加2.8∠180° A的電流、高壓側(cè)三相加0.58∠-30° A的電流。該狀態(tài)模擬的是發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)情況。該狀態(tài)下保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)作，保護(hù)不應(yīng)閉鎖機(jī)端電流。觀察裝置，此時(shí)差流為0 A，保護(hù)不動(dòng)作未閉鎖機(jī)端電流，裝置反應(yīng)正確。

當(dāng)SFC隔離刀閘狀態(tài)為1、GCB斷路器狀態(tài)為0時(shí)，向機(jī)端三相加2.8∠0° A的電流。該狀態(tài)模擬的是發(fā)電機(jī)通過(guò)SFC啟動(dòng)情況。該狀態(tài)下保護(hù)應(yīng)可靠不動(dòng)作，保護(hù)應(yīng)可靠閉鎖機(jī)端電流[2]。觀察裝置，此時(shí)差流為0 A，保護(hù)不動(dòng)作。裝置反應(yīng)正確。

當(dāng)SFC隔離刀閘狀態(tài)為1、GCB斷路器狀態(tài)為1時(shí)，向機(jī)端三相加2.8∠180° A的電流、高壓側(cè)三相加0.58∠-30° A的電流。該狀態(tài)為發(fā)電機(jī)非正常運(yùn)行狀態(tài)，并且由于發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)柜各刀閘開(kāi)關(guān)內(nèi)部的聯(lián)鎖，SFC隔離開(kāi)關(guān)和斷路器不可能同時(shí)合上，因此裝置應(yīng)報(bào)開(kāi)入異常，裝置反應(yīng)正確。各狀態(tài)下主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況如表1所示。主變差動(dòng)保護(hù)定值：差動(dòng)動(dòng)作電流為0.3 A；制動(dòng)電流為0.8 A；制動(dòng)系數(shù)為0.5。

表1 各狀態(tài)下主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況表

5 結(jié) 論

分析此次主變誤動(dòng)作事件，發(fā)現(xiàn)了燃機(jī)發(fā)變組配置中主變差動(dòng)保護(hù)邏輯的缺陷，并通現(xiàn)場(chǎng)分析和試驗(yàn)改造，避免了發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)在分閘或者合閘過(guò)程中出現(xiàn)主變差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的情況。同時(shí)建議電網(wǎng)部門排查所有此類型接線的電廠。此次整改方案得到了業(yè)主和電網(wǎng)部門的認(rèn)可和采納。