王貴來

(構(gòu)皮灘發(fā)電廠,貴州余慶 564408)

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量越來越大,國(guó)內(nèi)單機(jī)600MW以上的發(fā)電機(jī)組已不再少見。發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的提高,對(duì)完成發(fā)電機(jī)定子短路主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)也提出了更高的要求,一旦出現(xiàn)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng),機(jī)組將甩掉大負(fù)荷,用電低谷時(shí),極可能出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩,給系統(tǒng)帶來災(zāi)難。

1 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置情況

某廠發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF600-48/13920,額定容量為667.67MV·A,額定功率600MW。發(fā)電機(jī)保護(hù)按照現(xiàn)行的強(qiáng)化主保護(hù)、淡化后備保護(hù)的原則進(jìn)行配置,嚴(yán)格按照國(guó)電發(fā)[2000]589號(hào)文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則中關(guān)于大型發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)按雙重化原則進(jìn)行配置,發(fā)電機(jī)保護(hù)配置圖如圖1所示。發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁部分保護(hù)按2塊屏配置,各配置1套R(shí)CS-985GW發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置;主變壓器、廠用變壓器部分保護(hù)按2塊屏配置,各配置1套R(shí)CS-985TW變壓器保護(hù)裝置。主保護(hù)配置有發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)不完全差動(dòng)1/不完全差動(dòng)2、中性點(diǎn)兩分支裂相橫差保護(hù)和中性點(diǎn)單元件橫差保護(hù)。

2 事故過程

2009-11-28T17:53:00,發(fā)電機(jī)保護(hù)A套不完全差動(dòng)2動(dòng)作,發(fā)電機(jī)保護(hù)B套無任何保護(hù)動(dòng)作和異常報(bào)文,發(fā)電機(jī)保護(hù)A套動(dòng)作出口跳出口開關(guān)、滅磁開關(guān)并發(fā)停機(jī)令,甩負(fù)荷400MW,系統(tǒng)頻率由49.97Hz降至49.93Hz。

圖1 發(fā)電機(jī)保護(hù)配置情況

3 事故后的處理

事故發(fā)生后,該廠繼電保護(hù)人員進(jìn)行了如下處理:

(1)用保護(hù)測(cè)試儀做發(fā)電機(jī)保護(hù)A,B柜電流回路采樣試驗(yàn),A/B柜CPU,DSP板采樣精度和保護(hù)動(dòng)作邏輯均滿足規(guī)程要求。

(2)做發(fā)電機(jī)保護(hù)A,B柜二次回路檢查,二次負(fù)載三相平衡。

(3)對(duì)差動(dòng)保護(hù)用電流回路中性點(diǎn)接地檢查,不存在多點(diǎn)接地情況,一點(diǎn)接地良好,滿足設(shè)計(jì)要求。

發(fā)電機(jī)保護(hù)A柜錄波波形和機(jī)組錄波波形如圖2～圖7所示。

4 事故原因分析

對(duì)圖2、圖3、圖5及圖6進(jìn)行分析,結(jié)果見表1。

續(xù)表

4.1 保護(hù)動(dòng)作分析

(1)用發(fā)電機(jī)出口三相電流幅值與相位和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支1處三相電流幅值與相位做同相之間的比較。第1點(diǎn)(跳閘前300ms),無幅值和相角差;第2點(diǎn)(跳閘瞬間),無幅值和相角差;第3點(diǎn)(跳閘后20ms),無幅值和相角差。

(2)用發(fā)電機(jī)出口三相電流幅值與相位和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支2處三相電流幅值與相位做同相之間的比較。第1點(diǎn)(跳閘前300ms),中性點(diǎn)分支2的A,C相與發(fā)電機(jī)出口A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角超前發(fā)電機(jī)出口28.3°;第2點(diǎn)(跳閘瞬間),中性點(diǎn)分支2的A,C相與發(fā)電機(jī)出口A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角超前發(fā)電機(jī)出口29.16°;第3點(diǎn)(跳閘后20ms),中性點(diǎn)分支2的A,C相與發(fā)電機(jī)出口A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角超前發(fā)電機(jī)出口30°。

(3)用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支1處三相電流幅值與相位和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支2處三相電流幅值與相位同相之間做比較。第1點(diǎn)(跳閘前300ms),中性點(diǎn)分支2的A,C相與中性點(diǎn)分支1A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角比中性點(diǎn)分支1超前20.8°;第2點(diǎn)(跳閘瞬間),中性點(diǎn)分支2的A,C相與中性點(diǎn)分支1的A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角比中性點(diǎn)分支1超前30.68°;第3點(diǎn)(跳閘后20ms),中性點(diǎn)分支2的A,C相與中性點(diǎn)分支1的A,C相無幅值和相角差,B相無幅值差,但相角比中性點(diǎn)分支1超前31.2°。

故障錄波分析結(jié)論:發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)分支1CT本體B相相角差隨負(fù)荷的增大而增大,致使差流達(dá)到發(fā)電機(jī)不完全差動(dòng)2保護(hù)動(dòng)作定值,保護(hù)跳閘。

對(duì)圖7進(jìn)行分析,不完全差動(dòng)2的B相差流由啟動(dòng)時(shí)刻的0.318Ie增加到跳閘時(shí)刻的0.468Ie,超過差流動(dòng)作門檻,故不完全差動(dòng)2動(dòng)作出口

4.2 關(guān)于CT斷線閉鎖問題

由于不完全差動(dòng)2與裂相橫差保護(hù)均達(dá)到了整定值,但裂相橫差保護(hù)由于報(bào)CT斷線而閉鎖出口,不完全差動(dòng)2沒有判斷出CT斷線而出口跳機(jī),故對(duì)該問題進(jìn)行分析。

南瑞繼保RCS985GW裝置判別差動(dòng)TA斷線的邏輯為:內(nèi)部故障時(shí),至少滿足以下條件中的1個(gè):

(1)任一側(cè)負(fù)序相電壓大于1V;

(2)啟動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比啟動(dòng)前增加;

(3)啟動(dòng)后最大相電流大于1.2Ie;

(4)同時(shí)有3路及3路以上電流比啟動(dòng)前減小。

而TA斷線時(shí),以上條件均不符合。因此,差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后40ms內(nèi),以上條件均不滿足,判為TA斷線。由于機(jī)端能取到三相電壓,中性點(diǎn)取不到三相電壓,因此,對(duì)于電壓判據(jù)只適用于完全差動(dòng)和不完全差動(dòng)2。對(duì)圖4進(jìn)行分析可知,電壓尖峰出現(xiàn)時(shí)負(fù)序電壓近似為1.01V,略大于內(nèi)部故障電壓判據(jù),因此,在相同的電流狀態(tài)下,完全差動(dòng)和不完全差動(dòng)2均不滿足差動(dòng)TA斷線條件,而裂相橫差因?yàn)椴簧婕半妷号袚?jù)而能報(bào)差動(dòng)TA斷線,進(jìn)而能閉鎖裂相橫差保護(hù)。

4.3 完全差動(dòng)保護(hù)未啟動(dòng)的原因

完全差動(dòng)保護(hù)邏輯是機(jī)端和中性點(diǎn)2分支的均值進(jìn)行差動(dòng),由于故障相在分支2上,反映到完全差動(dòng)上的故障量就只有不完全差動(dòng)2的故障量的一半,完全差動(dòng)是沒有滿足完全差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)定值的,因此,完全差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

4.4 損壞電流互感器的試驗(yàn)分析

針對(duì)以上分析,保護(hù)誤動(dòng)的原因應(yīng)為不完全差動(dòng)2用B相電流互感器品質(zhì)不佳,故對(duì)其電流互感器進(jìn)行更換,并對(duì)損壞電流互感器進(jìn)行相應(yīng)的勵(lì)磁特性、10%誤差和變比誤差試驗(yàn),其試驗(yàn)波形如圖8、圖9所示,測(cè)試結(jié)果為:測(cè)量電阻(25℃),83.172 Ω;參考電阻(75℃),99.198Ω;拐點(diǎn)電流,無;拐點(diǎn)電壓,無。

新電流互感器的試驗(yàn)圖形如圖10、圖11所示,測(cè)試結(jié)果為:測(cè)量電阻(25℃),87.108Ω;參考電阻(75℃),103.892Ω;拐點(diǎn)電流,0.3833A;拐點(diǎn)電壓,23058.88V。

分析和比較以上圖形可知,損壞電流互感器勵(lì)磁特性曲線并沒有拐點(diǎn),且角度誤差近8°,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保護(hù)用電流互感器角度誤差小于1°的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,經(jīng)互感器廠家進(jìn)一步解體后發(fā)現(xiàn)電流互感器存在匝間短路現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

為防止電氣設(shè)備主保護(hù)誤動(dòng),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)保護(hù)用電流互感器的定期試驗(yàn),將其列入每年定期試驗(yàn)和技術(shù)監(jiān)督計(jì)劃,防止因電流互感器伏安特性不滿足要求而造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)事件發(fā)生。