某電廠高變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

某電廠高變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

1廠高變接收點(diǎn)210mw機(jī)組的汽輪發(fā)動(dòng)器采用發(fā)動(dòng)器單元連接，通過封母連接三個(gè)高產(chǎn)設(shè)備。在高轉(zhuǎn)換器的高壓上下安裝a和b段，或在高轉(zhuǎn)換器的高壓上下安裝kva和b段。該機(jī)組配置許繼電氣的WFB—800型微機(jī)發(fā)變組成套保護(hù)裝置。當(dāng)機(jī)組帶152MW負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí),廠高變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,機(jī)組全停,廠用電源切換成功。2檢查過程2.1裝置“啟動(dòng)”“信號(hào)”“跳閘”信號(hào)分析發(fā)變組保護(hù)A屏及非電量保護(hù)C屏無任何信號(hào),B屏的WFB—803保護(hù)裝置“啟動(dòng)”“信號(hào)”“跳閘”信號(hào)燈均亮,動(dòng)作報(bào)告顯示如表1所示。表1中:K為電流平衡系數(shù),應(yīng)以高壓側(cè)電流為基準(zhǔn),低壓側(cè)電流折算至基準(zhǔn)側(cè)時(shí),兩低壓側(cè)的電流平衡系數(shù)均等于K,電流采樣值考慮了這一電流平衡系數(shù)。2.2廠高變的差流越限動(dòng)作該差動(dòng)保護(hù)采用比率差動(dòng)原理,差動(dòng)動(dòng)作方程如下:式中:Iop為差動(dòng)電流;Iop.0為差動(dòng)最小動(dòng)作電流整定值;Ires為制動(dòng)電流;Ires.0為最小制動(dòng)電流整定值,S為比率制動(dòng)特性斜率,而由于本例中的廠高變的差動(dòng)保護(hù)引入變壓器的高壓側(cè)、低壓a、b分支三側(cè)電流,且變壓器的連接組別為D-d0,d0,無需進(jìn)行相位校正。表1、表2中A相的三側(cè)電流幅值和相位滿足正常運(yùn)行時(shí)的特征,故保護(hù)A相的差流越限告警及比率差動(dòng)均不會(huì)動(dòng)作,而對(duì)表2中的B相:故B相比率差動(dòng)動(dòng)作。同理可算得表2中C相:故C相比率差動(dòng)不動(dòng)作。還可算得表1中:IopB=0.65A,Iopc=0.67A大于差流越限定值0.6A,故發(fā)“廠高變差流越限動(dòng)作”報(bào)警。通過以上分析可知:保護(hù)首先是B、C相差流越限動(dòng)作,4634ms后B相比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,機(jī)組全停,與保護(hù)的故障報(bào)文及動(dòng)作信號(hào)一致。2.3發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作通過對(duì)比表1、表2的數(shù)據(jù)及保護(hù)的故障錄波圖及對(duì)廠高變外觀檢查,排除了電氣一次設(shè)備區(qū)內(nèi)故障的可能,這是因?yàn)?a)廠高變高壓側(cè)B、C相故障電流幅值略有下降,相位變化較大,而低壓側(cè)電流在故障前后沒有變化,呈三相正序?qū)ΨQ。b)如果廠高變高壓側(cè)發(fā)生故障,則它在發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi),但發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作。c)引起B(yǎng)相比率差動(dòng)動(dòng)作的故障電流不滿足區(qū)內(nèi)故障的任一特征:(1)任一側(cè)負(fù)序電壓大于5V。A、B屏的發(fā)電機(jī)及廠高變復(fù)合電壓中的負(fù)序電壓均無報(bào)警信號(hào)。(2)起動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比起動(dòng)前增加。(3)起動(dòng)后最大相電流大于1.2倍額定電流。而本例中的額定電流為3.82A,由表2中看出,此條件也不滿足。(4)同時(shí)有三路電流比啟動(dòng)前減少(如CT三相同時(shí)斷線,也會(huì)出現(xiàn)此種情況,此時(shí)允許保護(hù)動(dòng)作)。綜合以上各點(diǎn)并考慮到差動(dòng)保護(hù)中廠高變高壓側(cè)電流取自套管CT,二次電流通過現(xiàn)場端子箱后再到保護(hù)屏,因此排除了電氣一次設(shè)備區(qū)內(nèi)故障的可能,認(rèn)為是廠高變高壓側(cè)B、C相電流二次回路存在問題。2.4及其接觸不良到廠高變就地端子箱檢查發(fā)現(xiàn):端子箱密封圈老化脫落;電流接線端子用的是常規(guī)的接線端子,質(zhì)量較差;用于連接三相電流互感器二次繞組尾的連線已在端子a處燒斷,具體情況如圖1所示。由圖1可知:套管CT二次側(cè)電流線接至端子排內(nèi)側(cè),三相頭經(jīng)過端子排外側(cè)引至發(fā)變組保護(hù)屏,B,C相尾通過導(dǎo)線在端子a點(diǎn)接至A相尾,再通過N581引至發(fā)變組保護(hù),端子a處有輕微的燒黑痕跡,但端子很緊,N581線完好,而B、C相尾連至端子a的線已在端子處燒斷,松開端子,取下燒斷的線,發(fā)現(xiàn)膨脹的導(dǎo)線絕緣層內(nèi)有大量的銅氯,且發(fā)現(xiàn)該線線徑為1.5mm2,而N581的為2.5mm2,因此可以推斷:雖然端子A未松動(dòng),但由于被燒斷導(dǎo)線的線徑較N581小,故在端子處接觸不良;端子箱密封不良,箱內(nèi)潮濕,該接線處氧化嚴(yán)重,更加重接觸不良;由于正常運(yùn)行此條線流過的電流為相電流,由于接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱,最后該線被燒斷。由于N581線在端子a處接觸良好,所以故障前后A相電流未變,只是B、C相電流發(fā)生變化,這可以從表1、表2中的數(shù)據(jù)得到印證,這也證實(shí)了2.3節(jié)中的推斷。3差動(dòng)保護(hù)中ct二次斷線未關(guān)閉保護(hù)1)差流越限本差動(dòng)保護(hù)整定差流越限動(dòng)作值為0.6A,延時(shí)0.5s,動(dòng)作后只發(fā)信號(hào)而不閉鎖保護(hù)。靈敏的差流越限動(dòng)作值對(duì)于反映電流二次回路由于絕緣緩慢變化,電流端子接觸不良,多點(diǎn)接地等異常情況提前發(fā)出告警信號(hào),以便及時(shí)處理。但是對(duì)于差流越限動(dòng)作值的整定在廠家的技術(shù)說明書中沒有提及,其動(dòng)作值應(yīng)按躲過發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行時(shí),廠用高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)的最大差流并考慮1.5~2的可靠系數(shù)來整定。一般要求:如果CT二次標(biāo)稱額定電流為5A,則當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行時(shí),差動(dòng)保護(hù)各相差流應(yīng)小于0.1A。對(duì)于本例,廠高變差動(dòng)最大相差流在0.06~0.08A變動(dòng),故差流越限動(dòng)作值可以整定為0.2A,而動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于區(qū)內(nèi)故障時(shí)后備保護(hù)切除故障的最長時(shí)間,因廠高變復(fù)壓過流保護(hù)Ⅱ段的整定時(shí)間為2.5s,故可整定為3s,本例中差流越限定值為0.6A(為額定電流的0.157倍),大于啟動(dòng)CT斷線判別程序的差流(0.15倍額定電流)使故障點(diǎn)接觸不良的初期,差流越限未動(dòng)作報(bào)警,而報(bào)警之后故障很快發(fā)展,僅4634ms差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,運(yùn)行及檢修人員缺少應(yīng)對(duì)時(shí)間,造成了緊急甩負(fù)荷。此外,如果區(qū)內(nèi)故障由于廠高變差動(dòng)保護(hù),發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)由廠高變的復(fù)壓過流保護(hù)切除故障時(shí),由于差流越限動(dòng)作延時(shí)整定過小,造成差流越限動(dòng)作信號(hào)的誤發(fā)。2)該保護(hù)整定CT斷線時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù),而該例中連接CT二次B、C相尾的連線已燒斷,為什么沒有閉鎖保護(hù)呢?找到廠家資料中關(guān)于CT斷線判據(jù):當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于0.15倍的額定電流時(shí)啟動(dòng)CT斷線判別程序,滿足下列條件認(rèn)為CT斷線:a)本側(cè)三相電流中至少有一相電流不變;b)最大相電流小于1.2倍的額定電流;c)本側(cè)三相電流中至少有一相電流為零。從表2的數(shù)據(jù)看,因額定電流為3.82A,故CT斷線判別程序已啟動(dòng),且滿足a)、b)條件,但條件c)不滿足,故未判斷出CT斷線,也無閉鎖差動(dòng)保護(hù),保護(hù)在CT斷線之前的瞬間,由于電弧作用,造成B相電流相位變化較大,引起較大差流,從而保護(hù)動(dòng)作,機(jī)組全停。然而,正如2.3節(jié)c)中所分析的那樣,對(duì)于表2中的故障數(shù)據(jù),由于沒有出現(xiàn)任何一項(xiàng)一次設(shè)備區(qū)內(nèi)故障所具有的特征量,故保護(hù)就不應(yīng)該在這一時(shí)刻動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行實(shí)踐表明:電流回路斷線前的瞬間(如本例),各種使電流二次回路線間絕緣或?qū)Φ亟^緣下降,保護(hù)采樣插件松動(dòng),電流回路的多點(diǎn)接地在某些狀態(tài)下,正常運(yùn)行時(shí)差動(dòng)CT斷線等情況都可以引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)于差動(dòng)CT二次回路斷線是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)目前沒有明確的規(guī)程可遵循,一般認(rèn)為大型發(fā)電機(jī),變壓器由于容量較大,CT變比也很大,在開路點(diǎn)產(chǎn)生的電壓也很高,若不及時(shí)切除主設(shè)備,可能造成火災(zāi),使二次設(shè)備嚴(yán)重?zé)龘p或造成人身傷害等嚴(yán)重事故,因此差動(dòng)CT二次斷線不閉鎖保護(hù),反之開路點(diǎn)產(chǎn)生的電壓不高,危害也較小并考慮差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的嚴(yán)重后果,故需閉鎖保護(hù),但是對(duì)于以上提到的電流二次回路由于其他原因引起的保護(hù)啟動(dòng)應(yīng)該立即閉鎖保護(hù),因?yàn)椴淮嬖贑T斷線所產(chǎn)生的危險(xiǎn)的高電壓。保護(hù)被閉鎖后應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷,停下CT二次回路故障的設(shè)備,及時(shí)消缺。綜上所述,筆者認(rèn)為:當(dāng)差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后的兩個(gè)周期內(nèi)不滿足2.3節(jié)c)中的任一個(gè)條件,判斷為電流二次回路故障,同時(shí)若再不滿足“某側(cè)三相電流中至少有一相電流為零”的條件,則判斷為電流二次回路其他故障(相對(duì)于CT斷線),此時(shí)應(yīng)立即閉鎖差動(dòng)保護(hù)并發(fā)出信號(hào),反之判斷為CT斷線,按預(yù)先整定的閉鎖保護(hù)與否動(dòng)作并發(fā)出CT斷線告警。如果電流二次回路其他故障先于CT斷線動(dòng)作且整定CT斷線動(dòng)作后不閉鎖保護(hù),則CT斷線動(dòng)作后應(yīng)解除保護(hù)閉鎖。如果僅以差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后的兩個(gè)周期內(nèi)不滿足2.3)節(jié)c)中的任一個(gè)條件就判斷為CT斷線,當(dāng)CT斷線整定為不閉鎖保護(hù)時(shí),保護(hù)可能動(dòng)作,而此時(shí)可能并不是真正的CT斷線,可能是上述的回路絕緣、電流回路多點(diǎn)接地等其他原因引起。同樣若僅以“某側(cè)三相電流中至少有一相電流為零”作為CT斷線判據(jù)的條件之一,也不能及時(shí)和有效地閉鎖保護(hù)。4電流回路狀態(tài)檢修針對(duì)檢查過程中出現(xiàn)的問題,采取了以下措施:a)更換了現(xiàn)場端子箱的密封膠圈,進(jìn)一步封堵了電纜孔洞,加強(qiáng)端子箱的嚴(yán)密性。b)測得箱內(nèi)如圖1的端子排內(nèi)外側(cè)電流二次線及線間絕緣合格,分別測得CT二次繞組及保護(hù)各相直流電阻合格。c)更換普通端子為電流專用端子,短接線用短接片代替,特別檢查不同線徑的線并接于同一接線端子的情況,發(fā)現(xiàn)問題立即整改。d)調(diào)整差流越限定值,因保護(hù)可整定的最小差流越限動(dòng)作電流為0.1Ie,故取0.382A,延時(shí)整定為3s,以保證其靈敏性,盡早發(fā)現(xiàn)電流回路問題。e)建立重要保護(hù)電流二次回路的巡查制度,利用紅外線測溫儀測量關(guān)鍵點(diǎn)的溫度,同時(shí)利用微機(jī)保護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能定期檢測各差動(dòng)保護(hù)的各采樣值及各相差動(dòng)電流,制動(dòng)電流,做好劣化值分析并建立完善檔案,使之成為狀態(tài)檢修的依據(jù)?；謴?fù)現(xiàn)場接線后,退出廠高變差動(dòng)保護(hù)的投入壓板(該電流回路不會(huì)影響其他差動(dòng)保護(hù)),機(jī)組帶約80MW負(fù)荷倒廠用電后,保護(hù)顯示廠高變高壓側(cè)各相電流正常,其它各側(cè)電流正常,各相差流很小,最大相差流在0.04~0.0