一起變壓器保護(hù)“差流越限”的原因分析和防范措施

陽(yáng) 衛(wèi)

（國(guó)網(wǎng)四川映秀灣水力發(fā)電總廠，四川 都江堰611830）

1 概述

××水電站裝機(jī)容量2×24.5MW，2臺(tái)機(jī)組和1號(hào)主變采用擴(kuò)大單元接線，通過(guò)110kV 線路接入四川電網(wǎng)。

主接線及1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)（單相）接線簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 主接線及1號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)（單相）接線簡(jiǎn)圖

其中，1號(hào)主變的技術(shù)參數(shù)見表1。

1號(hào)主變保護(hù)裝置采用主后保護(hù)分開配置的方式。其中，差動(dòng)保護(hù)作為1號(hào)主變引出線、套管及內(nèi)部的短路故障主保護(hù)，采用南瑞繼保PCS-9671D裝置，其接線特點(diǎn)如下：

（1）二次接線接入保護(hù)裝置時(shí)均采用Y 形接線；

（2）通過(guò)保護(hù)裝置內(nèi)部軟件的相角補(bǔ)償（Y-△變換等）、幅值調(diào)整（即電流互感器變比調(diào)整）和零序電流消除完成變壓器各側(cè)電流互感器二次電流調(diào)整功能；

（3）變壓器高、低壓兩側(cè)電流互感器極性分別以線路側(cè)和變壓器側(cè)為極性端。

表11 號(hào)主變技術(shù)參數(shù)

2 現(xiàn)象描述

2017年6月電站投產(chǎn)，由于廠用側(cè)負(fù)荷很小，1號(hào)主變差動(dòng)回路的電流幅值、相位等模擬量參數(shù)都無(wú)法在保護(hù)裝置內(nèi)進(jìn)行監(jiān)視，差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行正常，三相差流不超過(guò)0.05Ie，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于“差流越限”信號(hào)動(dòng)作定值0.15Ie。

2018年4月從廠用分支接入一組3×2000kVA負(fù)荷，4月18日當(dāng)廠用分支負(fù)荷逐漸升至4.67MW左右時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出“差流越限”信號(hào)，三相差流均在0.153Ie左右。減少?gòu)S用負(fù)荷后，故障信號(hào)復(fù)歸。

對(duì)于無(wú)載調(diào)壓的變壓器，兩側(cè)相位幅值不平衡、計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致、電流互感器傳變誤差、勵(lì)磁涌流[1]、電流回路多點(diǎn)接地[2]及保護(hù)裝置交流插件采樣值不滿足精度要求[3]等都可能導(dǎo)致差動(dòng)回路產(chǎn)生不平衡電流，導(dǎo)致變壓器“差流越限”，甚至造成變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

綜合分析上述情況，判斷導(dǎo)致1號(hào)主變“差流越限”的原因不在上述之列。采取安全措施后，帶“差流越限”信號(hào)對(duì)主變保護(hù)裝置模擬量參數(shù)進(jìn)行檢查，差動(dòng)回路各分支電流幅值和相位正常，其值如表2所示。

表2 差動(dòng)回路各分支二次電流幅值和相位

進(jìn)一步通過(guò)保護(hù)裝置對(duì)高壓側(cè)與低壓側(cè)各分支的夾角參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)對(duì)廠用側(cè)的夾角異常，其值如表3所示。

表3 差動(dòng)回路高壓側(cè)對(duì)低壓側(cè)各分支的夾角

3 分析處理

眾所周知，對(duì)于YNd11聯(lián)結(jié)組別的雙繞組變壓器，變壓器低壓側(cè)電流存在對(duì)應(yīng)超前高壓側(cè)電流的固有相角30°，兩側(cè)實(shí)際運(yùn)行的相位關(guān)系則由接線方式和電流方向確定。

即正常情況下，高壓側(cè)電流應(yīng)超前機(jī)組分支的對(duì)應(yīng)電流150°，但滯后廠用分支的對(duì)應(yīng)電流30°，其相量關(guān)系如圖2所示。

圖21 號(hào)主變差動(dòng)回路（A 相）兩側(cè)相量關(guān)系

從圖2中可以看出，當(dāng)廠用側(cè)電流極性接反時(shí)，變壓器高壓側(cè)與廠用側(cè)的夾角就將由30°變成150°。因此，導(dǎo)致1號(hào)主變“差流越限”的原因是廠用分支電流互感器極性接反。

對(duì)差動(dòng)回路廠用側(cè)的錯(cuò)誤極性進(jìn)行糾正后，1號(hào)主變的三相差流恢復(fù)正常。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

該電站所在流域上下共分布著5座相同類型的水電站，本次事件后經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，另外還有兩個(gè)電站的主變壓器差動(dòng)回路廠用分支的電流互感器極性接反。

無(wú)一例外，這3個(gè)電站變壓器差動(dòng)回路的設(shè)計(jì)圖紙均正確，但分別由不同的施工單位安裝后出現(xiàn)了廠用分支電流互感器極性接反的共性錯(cuò)誤，并且在投入商業(yè)運(yùn)行后又分別經(jīng)歷了一次第三方的保護(hù)全檢也未發(fā)現(xiàn)，充分暴露出在施工安裝、投運(yùn)投產(chǎn)和檢驗(yàn)調(diào)試中存在著不少的問題。

這種在無(wú)電源分支中出現(xiàn)的共性錯(cuò)誤將導(dǎo)致變壓器在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，危害性大，安全隱患高。

為防止今后發(fā)生類似的不安全現(xiàn)象，應(yīng)著重做好下面幾方面的工作：

（1）新機(jī)投運(yùn)時(shí)要嚴(yán)格按DL/T507《水輪發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定對(duì)發(fā)電機(jī)、廠用變、主變及其配電裝置進(jìn)行短路升流試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中充分利用微機(jī)保護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，不僅要注意檢查各電流回路的通流情況、相關(guān)電流互感器二次電流的極性和相位，同時(shí)也要特別注意檢查通流回路中變壓器差動(dòng)保護(hù)各分支之間的電流相位關(guān)系是否正確，不能只是孤立地關(guān)注于某一側(cè)的電流極性和相位就作出接線正確的判斷。

（2）在保護(hù)調(diào)試和檢驗(yàn)時(shí)，要嚴(yán)格按照保護(hù)裝置說(shuō)明書的要求，開展變壓器差動(dòng)回路“差流平衡校驗(yàn)”，通過(guò)測(cè)試儀模擬與運(yùn)行狀態(tài)一致的負(fù)荷，檢查變壓器差動(dòng)保護(hù)電流回路接線和整定值的正確性[4]。

（3）變壓器差動(dòng)保護(hù)的同側(cè)電流互感器極性端（P1）的指向必須一致，對(duì)應(yīng)的二次側(cè)電流的流出極性端按照“減極性標(biāo)注”的原則進(jìn)行接線，并保持同側(cè)二次接線一致，即發(fā)電機(jī)與廠用分支二次接線應(yīng)一致，兩者與高壓側(cè)的二次接線則相反，如圖3所示。

（4）新安裝或變動(dòng)過(guò)電流回路接線的差動(dòng)保護(hù)在投入運(yùn)行前必須進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試相位和差電流，以實(shí)際檢查電流回路的接線正確性。

（5）施工安裝、檢驗(yàn)調(diào)試人員應(yīng)掌握保護(hù)裝置的基本原理、二次回路的原理接線圖及保護(hù)裝置的接線要求，保證實(shí)際接線與設(shè)計(jì)圖紙、保護(hù)裝置對(duì)接線的要求相一致，特別是接線時(shí)發(fā)生疑問必須向設(shè)計(jì)人員詢問清楚。

圖31 號(hào)主變差動(dòng)回路二次接線圖

（6）加強(qiáng)繼電保護(hù)的全過(guò)程管理和技術(shù)監(jiān)督工作，進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、驗(yàn)收等工作程序和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使新設(shè)備投入和工程改造中的各項(xiàng)工作有章可循[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

主變壓器是水電站的主設(shè)備之一，差動(dòng)保護(hù)是其電氣量主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是否正確動(dòng)作直接關(guān)系到水電站和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此必須高度重視變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和檢驗(yàn)管理，工作中必須按圖施工，規(guī)范檢驗(yàn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，保證保護(hù)裝置相關(guān)二次回路處于正確狀態(tài)，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。