江帆

【摘 要】工頻變化量差動(dòng)作為變壓器的主保護(hù)作用非常重要，本文介紹了美姑河流域柳洪水電站在2011年8月9號(hào)2#主變工頻變化量差動(dòng)的動(dòng)作情況，交待了故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式及保護(hù)配置情況，分析了該主變工頻變化量差動(dòng)的動(dòng)作原理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作行為及故障錄波對(duì)此次誤動(dòng)的原因作了詳細(xì)的分析。并針對(duì)其原因提出了改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】工頻變化量差動(dòng)；電流互感器；短路；保護(hù)跳閘

一、前言

柳洪水電站位于四川涼山州自治區(qū)美姑縣美姑河流域，投產(chǎn)于2007年，電站裝設(shè)3臺(tái)60MW沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)與變壓器組合采用一臺(tái)機(jī)組連接一臺(tái)雙卷變壓器組成單元接線升壓至220KV，3臺(tái)主變壓器低壓側(cè)分別帶3臺(tái)廠用變壓器，主變壓器保護(hù)裝置配置為，1號(hào)保護(hù)裝置是南京南瑞股份有限公司生產(chǎn)的RCS-978，2號(hào)保護(hù)裝置是國電南自股份有限公司生產(chǎn)的DGT801，廠用變壓器保護(hù)是國電南自股份有限公司生產(chǎn)的PST693U。

二、工頻變化量差動(dòng)

工頻變化量差動(dòng)是主變差動(dòng)的一種，變壓器有70%左右的故障是匝間短路，為了提高小匝間短路時(shí)差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，因此在差動(dòng)保護(hù)的基礎(chǔ)上增加了工頻變化量差動(dòng)保護(hù)，其定值比一般常規(guī)的差動(dòng)定值要小，南瑞公司的RCS-978 定值固化為0.2倍的額定電流，因此它的靈敏性要比常規(guī)差動(dòng)保護(hù)高。

工頻變化量差動(dòng)不受正常運(yùn)行的負(fù)荷電流的影響，具有比比率差動(dòng)更高的靈敏度，由于比率差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)電流的選取包括正常的負(fù)荷電流，變壓器發(fā)生弱故障時(shí)，比率差動(dòng)保護(hù)由于制動(dòng)電流大可能延時(shí)動(dòng)作或者不動(dòng)作。工頻變化量差動(dòng)主要解決變壓器輕微的匝間故障，高阻接地故障及振蕩中故障。

三、系統(tǒng)介紹

四、故障描述及原因分析

3.事故分析

在8月9和8月11號(hào)由于45B高壓側(cè)35Kv 電纜樂約營地處B相被擊穿造成接地短路，二次短路電流突然升高達(dá)到22A，達(dá)到廠用變保護(hù)差流速斷動(dòng)作定值，因此C2廠用變保護(hù)裝置電流速斷動(dòng)作，C2廠用變斷路器跳開，這都是保護(hù)裝置正確的動(dòng)作行為，然而2#主變工頻變化量差動(dòng)也跟著動(dòng)作了，把2#主變高壓側(cè)斷路器202跳開，把2號(hào)發(fā)電機(jī)出口斷路器2跳開，這就不對(duì)了，屬于越級(jí)跳閘，作為廠用變外圍線路故障應(yīng)該只跳廠用變斷路器，切除故障即可，怎么會(huì)把主變壓器也切除了呢，這屬于不正?，F(xiàn)象，在這里我簡單的介紹一下主變差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍：發(fā)電機(jī)出口斷路器到主變壓器出口斷路器之間的所有設(shè)備（包括斷路器本身），按道理來說這次故障應(yīng)該是差動(dòng)區(qū)外的故障不因該跳主變高壓側(cè)斷路器，但是從保護(hù)裝置的事故報(bào)告來看，確實(shí)有差動(dòng)電流A相：0A，B相：0.47Ie，C相：0.47Ie，然而工頻變化量差動(dòng)啟動(dòng)值是0.2Ie，達(dá)到了動(dòng)作值動(dòng)作，因此工頻變化量差動(dòng)動(dòng)作，跳開主變壓器斷路器202，發(fā)電機(jī)出口斷路器2。作為此次故障接地點(diǎn)在廠用變線路側(cè)，廠變電流迅速升高，廠用變速斷動(dòng)作切除故障，然而不管廠用變短路電流有多大也不會(huì)使主變壓器產(chǎn)生差流，最多只是會(huì)影響到主變壓器的負(fù)荷電流。首先我們分析是不是在C2出現(xiàn)短路現(xiàn)象的同時(shí)主變壓器也發(fā)生了輕微的匝間短路故障，因此我們對(duì)主變壓器進(jìn)行了全面的檢查，主變絕緣、耐壓、高低壓側(cè)變比、高低壓側(cè)變壓器套管直阻都無問題，然后從220KV母線向主變壓器充電，帶主變壓器空載運(yùn)行，主變運(yùn)行正常，因此排除了主變出現(xiàn)匝間短路的現(xiàn)象，但是合上廠用變壓器C2斷路器后，故障現(xiàn)象任然是廠變速斷動(dòng)作，主變工頻變化量差動(dòng)動(dòng)作，C2斷路器跳閘，主變高壓側(cè)斷路器跳閘。再次我們認(rèn)為是廠用變壓器的問題，因此對(duì)廠用變壓器進(jìn)行全面檢查，廠用變絕緣、耐壓、高低壓側(cè)變比、變壓器高低壓側(cè)直阻都無問題，這我們就覺得奇怪，然后我們開始懷疑是主變壓器保護(hù)裝置的問題，對(duì)主變壓器保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，主要是檢查主變差動(dòng)保護(hù)及工頻變化量差動(dòng)，經(jīng)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主變壓器保護(hù)裝置動(dòng)作可靠，無誤動(dòng)現(xiàn)象。在檢查這些設(shè)備都無問題的情況下，最后我們只能從電流回路方面開始檢查，2號(hào)機(jī)組13.8KV母線有兩個(gè)分支，支路1：主變低壓側(cè)，在發(fā)電機(jī)出口短路器2下端有四組CT，回路號(hào)是A451，B451，C451到發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置，A461，B461， C461電度表屏，A471，B471，C471到2號(hào)主變1號(hào)主變保護(hù)裝置，A481，B481，C481到1號(hào)主變2號(hào)主變保護(hù)裝置；支路2：是廠用變分支C2斷路器，C2斷路器下端有兩組CT，分別是：A411，B411，C411用于廠用變計(jì)度，A421，B421，C421用于廠用變自身保護(hù)，問題就出現(xiàn)啦，發(fā)現(xiàn)廠變只有兩組CT回路分別用于計(jì)度和自身保護(hù)，沒有CT引入主變差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)作為差動(dòng)計(jì)算，這樣主變壓器保護(hù)裝置的差流就會(huì)一直都存在，只是當(dāng)廠變正常運(yùn)行時(shí)由于廠變負(fù)荷很小，主變保護(hù)裝置采到的差流值就很小，差動(dòng)就不會(huì)動(dòng)作，但是當(dāng)廠變發(fā)生接地故障時(shí)電流突然增大，因此主變保護(hù)裝置就產(chǎn)生了差流，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作。按照四川省公司規(guī)定，廠用電分支容量小于機(jī)組容量的百分之10，廠用電就可以不參與主變差動(dòng)計(jì)算，而柳洪水電站現(xiàn)在41B容量是1250Kva，45B容量是5000Kva，兩個(gè)加起來是6250 Kva，2號(hào)發(fā)電機(jī)的容量是60000 Kva，超過了規(guī)定，因此為了避免廠變故障造成2號(hào)主變高壓側(cè)短路器202誤動(dòng)，必須把2號(hào)廠用變歸入2號(hào)主變差動(dòng)。

五、改進(jìn)措施

本次改進(jìn)的目的，消除廠變負(fù)荷側(cè)發(fā)生故障而引發(fā)主變保護(hù)工頻變化量差動(dòng)動(dòng)作，以免發(fā)生事故的擴(kuò)大。

1.在廠用變支路C2開關(guān)柜內(nèi)短路器下端13.8Kv母排上增加2組保護(hù)級(jí)別CT分別用4X2.5的電纜引入2號(hào)主變1號(hào)保護(hù)裝置978E-22B和2號(hào)保護(hù)裝置GDGT801內(nèi)。

2.主變保護(hù)裝置1號(hào)保護(hù)屏是南京南瑞繼保公司的978E-22B，此裝置只有主變高中低三側(cè)電流通道，沒有廠用變分支CT通道，須廠家到現(xiàn)場(chǎng)更改程序，增加一個(gè)低壓側(cè)CT通道作為廠用變分支CT用。

3.主變保護(hù)裝置2號(hào)保護(hù)屏是國電南京自動(dòng)化有限公司的GDGT801裝置，須廠家到場(chǎng)修改程序和系統(tǒng)參數(shù)，配合廠用變CT的加入。

六、結(jié)語

本文通過對(duì)四川柳洪水電站主變工頻變化量差動(dòng)誤動(dòng)的原因進(jìn)行描述及分析，讓我們了解到廠用變負(fù)荷對(duì)主變壓器差動(dòng)的影響，因此在電站設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)該把廠用變CT引入主變壓器保護(hù)裝置內(nèi)，使廠用變電流歸算到主變器差動(dòng)，這樣就不會(huì)出現(xiàn)主變壓器工頻變化量差動(dòng)誤動(dòng)的情況，如現(xiàn)場(chǎng)廠用變CT沒有引入主變壓器保護(hù)裝置，那廠用變的容量一定要控制在小于主變壓器容量的10﹪范圍內(nèi)，不得隨意更改廠用變的容量。