某風(fēng)電場主變保護(hù)裝置頻繁發(fā)電流互感器報警信號分析與處理

文/覃本煉

0 引言

近年來在國家對新能源發(fā)電的政策扶持下，新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比逐年增加。新能源場站一次設(shè)備和二次設(shè)備運(yùn)行情況正常與否，對電力系統(tǒng)的影響也隨之逐年增大。因此，本文就某風(fēng)電場主變保護(hù)裝置頻繁發(fā)電流互感器(CT)報警信號而采用理論與實(shí)際驗(yàn)證進(jìn)行分析與處理，為風(fēng)電場二次設(shè)備運(yùn)行提供運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，以保障電力系統(tǒng)正常、安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 風(fēng)電場主變參數(shù)

某風(fēng)電場配置了兩臺主變，本次頻繁發(fā)CT報警信號為#2主變保護(hù)裝置，生產(chǎn)廠家為金智科技，型號為iPACS-5741，主要參數(shù)見表1。

表1 某風(fēng)電場#2主變參數(shù)（部分）

2 頻繁發(fā)信分析與排查過程

CT首次發(fā)信后，經(jīng)查詢故障錄波文件和電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)（NCS）后臺文件，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場110kV側(cè)母線電壓為115kV，35kV側(cè)母線電壓為36.5kV，電壓、電流波形正常且無跳變情況；對波形文件進(jìn)行序分量分析，無負(fù)序分量和零序分量產(chǎn)生，諧波滿足電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。由此初步判定為保護(hù)裝置誤發(fā)信。但隨后因多次發(fā)“CT報警”信號（見圖1），判斷保護(hù)裝置誤發(fā)信不成立，需要進(jìn)一步排查原因。下面為排查及分析過程：

圖1 NCS后臺告警窗口記錄信號

因風(fēng)電場風(fēng)機(jī)區(qū)域內(nèi)風(fēng)況改變，查看保護(hù)裝置采樣時，風(fēng)電場流經(jīng)#2主變的有功功率為5.58MW，此時保護(hù)裝置A/B/C三相均采到差動電流，如圖2所示。

圖2 #2主變保護(hù)裝置差動電流采樣

在電壓波形和電流波形都正常的情況下，保護(hù)裝置采到顯示有差動電流，首先排查CT二次極性是否抽取錯誤。經(jīng)檢查，#2主變高低壓側(cè)CT極性抽取滿足180°接線（基建期間做實(shí)驗(yàn)得出，保護(hù)裝置差動保護(hù)采用180°接線），現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)為抽取靠各自母線側(cè)極性，本次測量得到的低壓側(cè)電流折算到高壓側(cè)在誤差范圍允許內(nèi)，可以認(rèn)為相等。#2主變高低壓側(cè)二次電流測量數(shù)據(jù)如表2所示，相角是以110kV側(cè)母線二次A相電壓為基準(zhǔn)測得。經(jīng)分析，CT二次極性正確抽取。

按照保護(hù)裝置配套說明書中解釋，現(xiàn)場可以靈活根據(jù)變壓器實(shí)際接線方式對保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)定，其中編號01為YN-y12接線方式，02為YN-d11接線方式。檢查保護(hù)裝置定值時發(fā)現(xiàn)，定值單上要求變壓器接線方式整定為02，也與現(xiàn)場變壓器實(shí)際接線方式一致，但實(shí)際保護(hù)裝置輸入01，與現(xiàn)場變壓器接線方式不符，保護(hù)裝置采集到差動電流為正確行為。

對于保護(hù)裝置發(fā)出CT報警信號，說明書中給出的解釋是，發(fā)出CT報警信號的出現(xiàn)僅需要滿足下列兩個條件中任一即可發(fā)出CT報警信號：①任一相差流大于CT斷線整定值；②差動負(fù)序電流大于比例系數(shù)乘以三相差流最大值再加固定門檻值。因前面檢查發(fā)現(xiàn)電流波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，沒有負(fù)序分量，同時諧波滿足運(yùn)行要求，因此可排除條件②導(dǎo)致的原因，初步判定是因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置采集到差動電流且達(dá)到CT斷線動作整定值，導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)出CT報警信號，與上述分析有差流吻合。保護(hù)定值通知單將CT斷線定值整定為0.2Ie，差動保護(hù)啟動電流定值整定為0.4Ie。本文中分析電流數(shù)值均折算在高壓側(cè)進(jìn)行計算，即：

本文計算分析僅展示其中一次發(fā)出CT報警信號時的過程。NCS記錄到其中一組數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 #2主變高低壓側(cè)二次電流測量數(shù)據(jù)

變壓器接線方式為YN-d11，由于保護(hù)裝置按照YN-y12接線方式進(jìn)行整定，保護(hù)裝置對采集到的電流信號沒有進(jìn)行30°相位修正，這是保護(hù)裝置采樣出現(xiàn)差流的主要原因。圖3、圖4分別是對應(yīng)保護(hù)裝置無、有對電流相角進(jìn)行30°修正的相量圖。IH和Id分別代表高、低壓側(cè)電流。

圖3 相角沒有進(jìn)行30°修的電流信號

#2主變低流進(jìn)15.48MVA視在功率，高流出15.36MVA視在功率計算，計算保護(hù)裝置采集到的差動電流，高、低壓側(cè)電流分別為：

因#2主變消耗了0.4Mvar無功功率，由表3中主變高低壓側(cè)功率因數(shù)不相同也可以看出，主變高低壓側(cè)功率因數(shù)角有1°～2°的差值，具體變化設(shè)為：

表3 NCS記錄數(shù)據(jù)

變壓器此時實(shí)際運(yùn)行時高、低壓側(cè)電流相角差應(yīng)為：

將#2主變無功損耗和因無功損耗產(chǎn)生的相位差亦考慮到差動電流計算中，結(jié)合式（3）～式（7），由圖1的相量圖，用余弦公式可以計算得到此時保護(hù)裝置采集到的差動電流為：

經(jīng)上述理論分析，保護(hù)裝置采集到的電流41.98A大于CT斷線動作定值40.16A，動作值滿足動作條件，結(jié)合上述分析的發(fā)信原因，因此可判定CT斷線發(fā)信正確；差動電流尚未達(dá)到差動電流啟動值80.32A，因此差動保護(hù)不會動作，也可定制保護(hù)裝置動作行為正確。綜上分析可得，本次保護(hù)裝置動作發(fā)信是正確行為。

3 處理異常信號的技術(shù)手段

經(jīng)上述分析后，將#2主變保護(hù)裝置中變壓器接線方式定值按照說明書中的解釋和保護(hù)定值單上的整定值進(jìn)行整定，在保護(hù)裝置定值設(shè)定中的變壓器連接方式改成02（YN-d11）接線方式。截至撰寫本文時，變壓器正常運(yùn)行，由保護(hù)裝置自動對電流相位進(jìn)行了30°修正；直至風(fēng)電場風(fēng)況轉(zhuǎn)好時，變壓器高壓側(cè)二次電流達(dá)到0.25A時（一次值為75A），保護(hù)裝置亦未采集到差動電流（如圖5所示），CT斷線報警信號也未再發(fā)信至NCS監(jiān)控后臺。

圖5 變壓器處理后#2主變保護(hù)裝置采樣（無差流）

4 總結(jié)

CT報警在大部分型號的變壓器處理后#2主變保護(hù)裝置中都只是發(fā)信，但是存在部分型號的保護(hù)裝置是結(jié)合差動電流進(jìn)行判據(jù)，而CT斷線是否閉鎖差動保護(hù)可以進(jìn)行選擇投退，保護(hù)邏輯判斷時存在交叉關(guān)系。為了保證變壓器保護(hù)裝置能正確運(yùn)行，結(jié)合本次實(shí)證經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場調(diào)試人員、場站運(yùn)維工作人員在基建調(diào)試期間或者風(fēng)電場在大小修之后定值恢復(fù)時，必須嚴(yán)格執(zhí)行專人整定輸入、專人復(fù)核，確保保護(hù)定值按照定值整定通知單正確執(zhí)行。