一起發(fā)變組差動保護(hù)誤跳閘事故分析_secret

1、一起由發(fā)變組差動保護(hù)誤動引起的跳閘事故分析摘要：本文針對一起由于發(fā)變組差動保護(hù)誤動引的跳閘事故進(jìn)行分析，提出現(xiàn)場事故處理的判斷程序和方法，針對發(fā)變組（變壓器）差動保護(hù)誤動的相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行討論，并提出處理建議，供從事水電站繼電保護(hù)施工、設(shè)計的同仁參考。主題詞：發(fā)變組微機(jī)差動保護(hù)裝置 差動保護(hù) 穿越性勵磁涌流二次諧波一、前言發(fā)電機(jī)定子繞組或輸出端部發(fā)生相間短路故障或相間接地短路故障，將產(chǎn)生很大的短路電流，而在此情況下所產(chǎn)生的熱、電動力效應(yīng)或電弧可能燒毀發(fā)電機(jī)線圈、定子鐵芯及破壞發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)。為保證發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須配置完善的保護(hù)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動保護(hù)是發(fā)電機(jī)相間短路和相間接地短路最重要

2、的主保護(hù)，在發(fā)電機(jī)定子繞組或輸出端（差動保護(hù)范圍內(nèi)）發(fā)生相間短路故障或相間接地短路故障時能迅速切斷故障回路，滅磁停機(jī)，從而最大限度地保證機(jī)組設(shè)備的安全。對于發(fā)電機(jī)變壓器單元接線方式，在主保護(hù)配置上常采用發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)、變壓器縱差保護(hù)和發(fā)變組縱差保護(hù)配置的方式進(jìn)行。目前，由于微機(jī)型差動保護(hù)裝置具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、保護(hù)死區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，在電站電氣主設(shè)備保護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。發(fā)變組差動保護(hù)裝置均由兩部分組成，即由分相差動元件和浪涌判別元件。分相差動元件常采用比率制動式原理，以保證動作的高靈敏度和高響應(yīng)速度，而浪涌判別元件則是防止變壓器在過激磁時差動保護(hù)誤動，常采用諧波制動原理。另外，在變壓器或發(fā)

3、變組內(nèi)部嚴(yán)重故障時，為防止TA飽和、電流波形畸變而致使差動保護(hù)元件拒動或延緩動作，還設(shè)定有差動保護(hù)速斷元件。二、故障現(xiàn)象由我公司指導(dǎo)安裝的越南洛富明電站，裝機(jī)225.5MW，采用發(fā)變組單元接線，通過一回110kV線路送至洛克林變電站與系統(tǒng)相連，線路長度為35km，其電氣主接線簡化圖如下圖。發(fā)變組差動保護(hù)采用發(fā)電機(jī)差動、變壓器差動和發(fā)變組差動保護(hù)的配置方式。在2機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)受電時，需對2發(fā)變組主變壓器進(jìn)行高壓側(cè)全電壓沖擊合閘試驗(yàn)。調(diào)試人員在在征得越方調(diào)度許可后，先后分三次對主變進(jìn)行高壓側(cè)全電壓沖擊合閘試驗(yàn)，首次對2#主變進(jìn)行全電壓沖擊合閘試驗(yàn)時，1機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷約為15MW，試驗(yàn)正常。沖擊合閘后

4、主變首次帶電5Min，一次系統(tǒng)設(shè)備無異常。在分開斷路器靜置5 Min后對其進(jìn)行第二次全電壓沖擊合閘試驗(yàn)，此時運(yùn)行的 1機(jī)組負(fù)荷為25MW，在2主變高壓側(cè)斷路器合閘后，主變壓器出現(xiàn)較大的沖擊聲響，同時1機(jī)組發(fā)變組差動保護(hù)、1主變差動保護(hù)A相差動保護(hù)均動作，其具體保護(hù)動作采樣值詳見下表，1機(jī)組由于差動保護(hù)動作事故聯(lián)動停機(jī)。110KV母線差動保護(hù)A相差動保護(hù)動作，由于母線差動采用三取二方式，未發(fā)跳閘動作信號，僅發(fā)出告警信號。WFB802發(fā)變組保護(hù)裝置保護(hù)動作報告（87GT）GT差動保護(hù)A相動作保護(hù)出口時間：25ms動作跳閘時間：2007-01-02 17:07:27.98901HVIa2.58022

5、A09UT HVIc0.01103A02HVIb3.11250A10Dif Ia1.64A03HVIc2.36125A11Rst Ia3.14A04G NeutralIa3.14171A12Dif Ib0.57A05G NeutralIb3.18060A13Rst Ib3.18A06G NeutralIc3.58295A14Dif Ic1.31A07UT HVIa0.01309A15Rst Ic3.58A08UT HVIb0.02243A注：HV Ia（Ib、Ic）：指主變壓器高壓側(cè)CTA相（B相、C相）電流采樣值；G Neutral Ia（Ib、Ic）：指發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)CTA相（B相、C相）電

6、流采樣值；UT HV Ia（Ib、Ic）：指發(fā)電機(jī)帶旁路分支回路CTA相（B相、C相）電流采樣值；Dif Ia（Ib、Ic）：指差動保護(hù)裝置采樣的差動電流；Rst Ia（Ib、Ic）：指差動保護(hù)裝置所采樣的制動電流。WFB802發(fā)變組保護(hù)裝置保護(hù)動作報告（87T）T差動保護(hù)A相動作保護(hù)出口時間：28ms動作跳閘時間：2007-01-02 17:07:27.99101HVIa2.22253A09UT HVIc0.01259A02HVIb3.30120A10Dif Ia1.67A03HVIc2.41342A11Rst Ia2.90A04G GtermIa2.90038A12Dif Ib0.81A0

7、5G GtermIb3.20285A13Rst Ib3.30A06G GtermIc3.52163A14Dif Ic1.11A07UT HVIa0.02287A15Rst Ic3.52A08UT HVIb0.00098A注：表中各符號的定義與上表同。發(fā)變組差動保護(hù)參數(shù)設(shè)定如下：定 值 名 稱整定范圍備 注變壓器比率差動保護(hù)額定電流整定值0.1In -1.2 In最小動作電流1.4A0.1In -1.0InIop.0最小制動電流3.6A0.5In -2InIres.0比例制動特性斜率0.40.3-0.7S2次諧波制動系數(shù)0.180.15-0.30K2差動第1側(cè)平衡系數(shù)10.1-4差動第2側(cè)平衡系

8、數(shù)0.90.1-4差動第3側(cè)平衡系數(shù)0.90.1-4五次諧波投退00-11：投入 0：退出識別勵磁涌流方式00-11：波形畸變0：二次諧波差流速斷電流14.4A1In -12InTA斷線閉鎖差動00-11：閉鎖 0：不閉鎖以下為保護(hù)軟壓板比率制動式差動軟壓板：投入 ：退出差流速斷軟壓板：投入 ：退出差流越限軟壓板：投入 ：退出三、事故原因分析及處理：1、事故后的檢查：在1機(jī)組事故停機(jī)后，對1發(fā)變組系統(tǒng)所屬電氣一次設(shè)備進(jìn)行了認(rèn)真仔細(xì)的檢查，并結(jié)合動作報告的內(nèi)容和情況，由于發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)中僅發(fā)變組差動保護(hù)和主變差動保護(hù)的A相動作，從故障性質(zhì)來判斷，屬于單相接地短路，且發(fā)電機(jī)保護(hù)均無任何動作信號，初

9、步判斷該故障范圍不在發(fā)電機(jī)差動保護(hù)范圍內(nèi)，而應(yīng)是主變壓器的差動保護(hù)范圍內(nèi)的電氣回路。在停機(jī)后主要檢查高壓開關(guān)柜到主變壓器高壓側(cè)CT部分，對于發(fā)電機(jī)及勵磁旁路分支回路只作簡單的外觀檢查。檢查的情況為：主變瓦斯繼電器輕重瓦斯均無動作信號，且瓦斯集氣盒處無瓦斯氣體成分；主變壓力釋放閥未動作；從主變的外觀及其外聯(lián)回路的檢查情況來看，也沒有短路后存在的冒煙、燒焦、著火等異常痕跡；從事發(fā)時在1主變壓器處巡視的電站運(yùn)行人員了解， 1變壓器沒有異常的聲響和其他異常現(xiàn)象。而對發(fā)電機(jī)及勵磁旁路分支回路檢查也不存在異常情況。2、對事故波形的分析：在事故后查看錄波屏記錄，其波形如下圖所示。從圖中可以看出在2#主變沖擊

10、合閘試驗(yàn)時，2#主變充電時，其高壓側(cè)電流波形是典型的勵磁涌流波形，而同時1#主變A相同時出現(xiàn)了較大的沖擊電流，其波形與2主變有些差別，但其波形也較差。由于本電站在主變低壓側(cè)沒有錄波點(diǎn)，其低壓側(cè)的電壓和電流波形無法測得。3、事故原因分析：由各部的檢查情況來看，電氣一次系統(tǒng)存在接地短路的情況是不存在的。從本電站的主接線來看，由于本電站經(jīng)一條35km的線路與系統(tǒng)相聯(lián)，其聯(lián)接阻抗較大，而本站采用發(fā)電機(jī)變壓器組的單元接線，變壓器的容量與發(fā)電機(jī)的容量相匹配，在1#發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，空投2#主變壓器，在空投時2#主變壓器將產(chǎn)生較大的勵磁涌流，所產(chǎn)生的勵磁涌流幾乎全部由與之并聯(lián)的1#水輪發(fā)電機(jī)組來供給，由這一勵

11、磁涌流將引起1#機(jī)組至2#主變區(qū)間的電壓波動變化，1#主變勵磁電流將隨勵磁電壓的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這一電流稱為穿越性勵磁涌流，由于變壓器和移相隔直等原因，致使從變壓器兩側(cè)流入差動保護(hù)電流的波形畸變狀況及兩側(cè)電流之間的相位發(fā)生了相對相移，從而在差動繼電器動作元件中產(chǎn)生較大的差流，又由于差流中二次諧波的含量及間斷角較小，故此時的制動作用不大，從而使差動保護(hù)誤動。4、事故處理：經(jīng)過上述現(xiàn)場的分析和判斷，確定是由于本站系統(tǒng)接線方式與系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)計定值等多種原因造成的差動保護(hù)誤動跳閘事故。為防止此類保護(hù)誤動事故的發(fā)生，現(xiàn)場技術(shù)人員在與設(shè)計單位聯(lián)系后，決定對發(fā)變組及變壓器差動保護(hù)的定值進(jìn)行調(diào)整，將發(fā)變

12、組和變壓器的差動保護(hù)定值中的差動啟動電流定值由1.4A調(diào)整為1.8A，二次諧波制動系數(shù)由0.18調(diào)整為0.16。調(diào)整后再次空投2#主變壓器，未發(fā)生誤動情況。四、提高變壓器差動(或發(fā)電機(jī)變壓器大差動)保護(hù)躲過穿越性勵磁涌流的措施 針對變壓器空載合閘差動保護(hù)的誤動作，世界各國的公司提出了各種技術(shù)措施、如二次或偶次諧波，間斷角以及波形對稱等制動方式。國內(nèi)外的運(yùn)行實(shí)踐證明、這些防誤動技術(shù)都是不完善的，都有誤動記錄，其原因是影響勵磁涌流的因素太多且變化太大。這些因素包括變壓器鐵芯的材質(zhì)、裝配工藝水平的高低、系統(tǒng)等效電壓和等效阻抗的大小、變壓器容量大小和額定電壓等級、三相繞組接線方式和中性點(diǎn)接地方式、三相

13、鐵心的結(jié)構(gòu)(三相三柱、三相五柱或三單相組)、剩磁大小和方向、合閘初相角大小，以及電流互感器的傳變特性等，以某一種勵磁涌流閉鎖判據(jù)來對付各種變壓器在各種工況下的空載合閘或切除外部短路時差動保護(hù)誤動，可以說是不可能的。但可根據(jù)系統(tǒng)的接線方式、變壓器的結(jié)構(gòu)類型、容量大小、在系統(tǒng)中出現(xiàn)外部故障的概率等各個方面進(jìn)行綜合考慮，選擇合理的保護(hù)配置，嚴(yán)格投入前的整定試驗(yàn)，在試驗(yàn)中了現(xiàn)問題后予以及時的修正從而可以大大提高保護(hù)動作的高可靠性。在對于與系統(tǒng)相連距離較遠(yuǎn)，系統(tǒng)連接電抗較大，且系統(tǒng)容量相對較小的水電站，可以采用下列措施使源變壓器能可靠地躲過穿越性勵磁涌流的影響提高保護(hù)的可靠性。1、增加涌流判別元件的制動能力：對于采用二次諧波制動的差動保護(hù)，可能適當(dāng)減小二次諧波制動系數(shù)來增大諧波制動能力，對于采用間斷角判別原理構(gòu)成的差動保護(hù)，可以適當(dāng)減小閉鎖角的整定值；2、采用涌流“或門”制動原理的差動保護(hù)，也可采用波形對稱原理的差動保護(hù)，如國電