張 明

（上海漕涇熱電有限責(zé)任公司，上海 201507）

上海漕涇熱電有限責(zé)任公司位于上海市級化學(xué)工業(yè)園區(qū)，于2004年建設(shè)2套300 MW等級9FA多軸燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供機(jī)組，2005年投產(chǎn)發(fā)電。公司主要經(jīng)營生產(chǎn)電力及熱力，為電網(wǎng)供電，同時為化工區(qū)的大型化工企業(yè)供熱。

1 差動保護(hù)動作

1.1 事故概況

發(fā)生事故時1號機(jī)組主要運行參數(shù)：11號燃機(jī)有功150 MW、12號汽機(jī)有功50 MW；21號燃機(jī)主變220 k V開關(guān)后，11號發(fā)電機(jī)跳閘。11號發(fā)電機(jī)第二套保護(hù)出口繼電器（86 G）動作，保護(hù)裝置面板Trip、差動保護(hù)B相指示紅燈亮，并且保護(hù)裝置內(nèi)部事件顯示：STATOR DIFF 0P B（發(fā)電機(jī)差動B相啟動）；Stator Diff Ibd（差動電流）1078.1 A，127 ms后跳閘86G1 ON（跳閘出口）。發(fā)變組故障錄波器啟動錄波，波形圖顯示為在21號主變220 k V開關(guān)合閘后，11號發(fā)電機(jī)三相電流波形均有沿縱向偏移現(xiàn)象，即空充主變到發(fā)電機(jī)跳閘有1 min時間，直流分量顯示B相較大，其波形符合和應(yīng)涌流的特點，如圖1所示。

圖1 B相差動保護(hù)動作錄波

1.2 事故原因分析

變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵磁電流，有可能會導(dǎo)致差動保護(hù)誤動，因此針對勵磁涌流的特點，變壓器差動保護(hù)大多采用2次諧波制動原理來有效防止誤動。特別是通過對國內(nèi)出現(xiàn)的多起空投變壓器，導(dǎo)致相鄰變壓器或發(fā)電機(jī)差動保護(hù)和后備保護(hù)誤動的分析，提出了發(fā)電廠和變電站中，有很多并列運行的變壓器和發(fā)電機(jī)變壓器組，變壓器在投運過程中會在相鄰運行設(shè)備中產(chǎn)生和應(yīng)涌流的現(xiàn)象，該涌流在合閘變壓器勵磁涌流持續(xù)一段時間后才產(chǎn)生，偏向時間軸的一側(cè)，并且在幾個周期內(nèi)迅速達(dá)到最大值，隨后再逐漸減?。缓蛻?yīng)涌流中非周期分量衰減時間非常慢，容易引起電流互感器（TA）的暫態(tài)飽和，從而導(dǎo)致空投變壓器以后相鄰運行差動保護(hù)誤動作［1］。

隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，差動保護(hù)動作速度進(jìn)一步提高，整定值變得更加靈敏。為了提高閘匝間短路靈敏度，差動保護(hù)的啟動值也大幅降低，因而造成誤動的機(jī)率大大提高。從保護(hù)裝置故障錄波（圖1）中可以看到，當(dāng)21號主變充電后，11號燃機(jī)發(fā)電機(jī)的B相出現(xiàn)了的差動電流，并且差動電流達(dá)到了繼電器的差動保護(hù)動作設(shè)置值（0.09 pu），導(dǎo)致繼電器的B相差動保護(hù)動作。

非周期分量是引起TA暫態(tài)飽和的主要因素，TA飽和時，二次電流發(fā)生畸變，波形發(fā)生變化，并且當(dāng)TA含有剩磁時，非周期分量將影響其飽和時間。對于突變量暫態(tài)過程對保護(hù)裝置和TA的影響，難以用理論進(jìn)行整定計算。當(dāng)遠(yuǎn)方電流突變（變壓器勵磁涌流等）或短路時，發(fā)電機(jī)兩側(cè)TA由于剩磁及誤差引起暫態(tài)特性不一致時，使兩側(cè)TA的二次電流的幅值，波形、相角差出現(xiàn)差異，從而產(chǎn)生差流，即使電流突變量小于額定電流也能引起差動保護(hù)誤動。

將機(jī)端電流與中性點端電流重疊，B相電流出現(xiàn)位移，形成差流。即主變充電時，11號發(fā)電機(jī)兩端的B相電流不一致，導(dǎo)致B相出現(xiàn)差動電流，從而引發(fā)差動保護(hù)動作，如圖2所示。

圖2 B相差動保護(hù)動作分析

2 和應(yīng)涌流的產(chǎn)生及特點

2.1 和應(yīng)涌流的產(chǎn)生原因

通過理論分析和試驗，國內(nèi)對和應(yīng)涌流產(chǎn)生的原因，主要有兩種觀點。

1）空載合閘變壓器產(chǎn)生勵磁涌流中的直流分量，通過變壓器的中性點接地回路流過運行變壓器，使其飽和產(chǎn)生和應(yīng)涌流［2］。

2）變壓器空載合閘的瞬間，產(chǎn)生起始涌流，該涌流由系統(tǒng)供給，此電流的出現(xiàn)在線路上產(chǎn)生了壓降，從而引起運行變壓器端口的電壓變化，即運行變壓器的勵磁電壓受到影響，必然引起運行變壓器磁鏈的變化，就會產(chǎn)生和應(yīng)涌流［1］。

2.2 和應(yīng)涌流的特點［3］

1）運行變壓器的和應(yīng)涌流是在合閘變壓器勵磁涌流持續(xù)一段時間后才產(chǎn)生的，并且在幾個周期內(nèi)迅速達(dá)到最大值，隨后逐漸減小。

2）在相同初始合閘條件下，出現(xiàn)和應(yīng)涌流后，兩變壓器的相互作用使得涌流的衰減過程較單個變壓器合閘時要慢得多。

3）當(dāng)變壓器空投而鐵心正向飽和時，并聯(lián)運行變壓器的鐵心趨向反向飽和，因此相對空投變壓器的勵磁涌流而言，運行變壓器的和應(yīng)涌流為反向，即勵磁涌流與和應(yīng)涌流方向相反，并且正負(fù)交替產(chǎn)生。

4）和應(yīng)涌流中非周期分量衰減非常慢，容易引起TA暫態(tài)飽和，從而導(dǎo)致運行設(shè)備的差動保護(hù)。

3 減小或消除和應(yīng)涌流的對策

3.1 兩種觀點的切磋

1）斷開和應(yīng)涌流的通道措施可行 有學(xué)者認(rèn)為：空載合閘變壓器產(chǎn)生勵磁涌流中的直流分量，通過變壓器的中性點接地回路流過運行變壓器，使其飽和產(chǎn)生和應(yīng)涌流，從而提出將空載合閘變壓器的中性點斷開后再合閘，或在變壓器空載合閘前將運行變壓器的中性點斷開，即采用斷開和應(yīng)涌流通道的措施來消除和應(yīng)涌流。

2）斷開和應(yīng)涌流的通道措施不可行 有學(xué)者認(rèn)為：在變壓器空載合閘的瞬間，運行變壓器的勵磁電壓受到影響，必然會引起運行變壓器磁鏈的變化而產(chǎn)生和應(yīng)涌流，采取斷開變壓器中性點的做法并不能消除和應(yīng)涌流，而且1臺變壓器空載合閘，運行設(shè)備都有可能產(chǎn)生和應(yīng)涌流，況且中性點在不同接地的不同組合狀態(tài)下，運行設(shè)備產(chǎn)生的和應(yīng)涌流是不相同的。

3.2 現(xiàn)場采取的措施

1）提高差動保護(hù)整定值 文獻(xiàn)［1］介紹了防止和應(yīng)涌流引起差動保護(hù)誤動的措施，主要是提高保護(hù)定值或降低二次諧波制動比。將發(fā)電機(jī)差動保護(hù)整定值由原先的0.09pu調(diào)整至0.25pu，用以減小外部影響造成的誤動，包括在特殊工況下，因各種實際狀態(tài)而使負(fù)荷狀態(tài)下不平衡電流異常增大時保護(hù)不誤動。

2）滿足系統(tǒng)突變時的誤差要求 文獻(xiàn)［4］通過對二次回路負(fù)載阻抗、TA伏安特性試驗，檢驗TA特性、精度和二次回路負(fù)載滿足誤差要求，減小系統(tǒng)突變時對繼電保護(hù)的影響。

4 結(jié)語

通過此次對11號燃機(jī)發(fā)電機(jī)差動保護(hù)誤動原因的排查與分析，查出了造成保護(hù)裝置誤動的直接原因是“和應(yīng)涌流”問題，也涉及到相關(guān)定值的整定問題。經(jīng)過整改，在對TA伏安特性、二次回路負(fù)載阻抗試驗等周檢過程中，檢驗TA特性、精度和二次回路負(fù)載滿足誤差要求，解決了差動保護(hù)誤動問題。

［1］ 畢大強，孫葉，李德佳，王祥珩，等.變壓器中性點接地方式對和應(yīng)涌流產(chǎn)生的影響分析［J］.繼電器，2007，35（20）.

［2］ 王維儉.發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］ 許云雅.變壓器勵磁涌流與和應(yīng)涌流的分析研究［J］.華北電力大學(xué)學(xué)報，2008，35（20）.

［4］ 李艷鵬，侯啟方，劉承志.非周期分量對電流互感器暫態(tài)飽和的影響［J］.電力自動化，2008，26（8）.