張 明

（上海漕涇熱電有限責任公司，上海 201507）

上海漕涇熱電有限責任公司位于上海市級化學工業(yè)園區(qū)，于2004年建設2套300 MW等級9FA多軸燃氣—蒸汽聯合循環(huán)熱電聯供機組，2005年投產發(fā)電。公司主要經營生產電力及熱力，為電網供電，同時為化工區(qū)的大型化工企業(yè)供熱。

1 差動保護動作

1.1 事故概況

發(fā)生事故時1號機組主要運行參數：11號燃機有功150 MW、12號汽機有功50 MW；21號燃機主變220 k V開關后，11號發(fā)電機跳閘。11號發(fā)電機第二套保護出口繼電器（86 G）動作，保護裝置面板Trip、差動保護B相指示紅燈亮，并且保護裝置內部事件顯示：STATOR DIFF 0P B（發(fā)電機差動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開關合閘后，11號發(fā)電機三相電流波形均有沿縱向偏移現象，即空充主變到發(fā)電機跳閘有1 min時間，直流分量顯示B相較大，其波形符合和應涌流的特點，如圖1所示。

圖1 B相差動保護動作錄波

1.2 事故原因分析

變壓器空載合閘產生的勵磁電流，有可能會導致差動保護誤動，因此針對勵磁涌流的特點，變壓器差動保護大多采用2次諧波制動原理來有效防止誤動。特別是通過對國內出現的多起空投變壓器，導致相鄰變壓器或發(fā)電機差動保護和后備保護誤動的分析，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)電機變壓器組，變壓器在投運過程中會在相鄰運行設備中產生和應涌流的現象，該涌流在合閘變壓器勵磁涌流持續(xù)一段時間后才產生，偏向時間軸的一側，并且在幾個周期內迅速達到最大值，隨后再逐漸減小；和應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，從而導致空投變壓器以后相鄰運行差動保護誤動作［1］。

隨著微機保護的發(fā)展，差動保護動作速度進一步提高，整定值變得更加靈敏。為了提高閘匝間短路靈敏度，差動保護的啟動值也大幅降低，因而造成誤動的機率大大提高。從保護裝置故障錄波（圖1）中可以看到，當21號主變充電后，11號燃機發(fā)電機的B相出現了的差動電流，并且差動電流達到了繼電器的差動保護動作設置值（0.09 pu），導致繼電器的B相差動保護動作。

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)過程對保護裝置和TA的影響，難以用理論進行整定計算。當遠方電流突變（變壓器勵磁涌流等）或短路時，發(fā)電機兩側TA由于剩磁及誤差引起暫態(tài)特性不一致時，使兩側TA的二次電流的幅值，波形、相角差出現差異，從而產生差流，即使電流突變量小于額定電流也能引起差動保護誤動。

將機端電流與中性點端電流重疊，B相電流出現位移，形成差流。即主變充電時，11號發(fā)電機兩端的B相電流不一致，導致B相出現差動電流，從而引發(fā)差動保護動作，如圖2所示。

圖2 B相差動保護動作分析

2 和應涌流的產生及特點

2.1 和應涌流的產生原因

通過理論分析和試驗，國內對和應涌流產生的原因，主要有兩種觀點。

1）空載合閘變壓器產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，使其飽和產生和應涌流［2］。

2）變壓器空載合閘的瞬間，產生起始涌流，該涌流由系統供給，此電流的出現在線路上產生了壓降，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，就會產生和應涌流［1］。

2.2 和應涌流的特點［3］

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

2）在相同初始合閘條件下，出現和應涌流后，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）當變壓器空投而鐵心正向飽和時，并聯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，運行變壓器的和應涌流為反向，即勵磁涌流與和應涌流方向相反，并且正負交替產生。

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

3 減小或消除和應涌流的對策

3.1 兩種觀點的切磋

1）斷開和應涌流的通道措施可行 有學者認為：空載合閘變壓器產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，使其飽和產生和應涌流，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，即采用斷開和應涌流通道的措施來消除和應涌流。

2）斷開和應涌流的通道措施不可行 有學者認為：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生和應涌流，采取斷開變壓器中性點的做法并不能消除和應涌流，而且1臺變壓器空載合閘，運行設備都有可能產生和應涌流，況且中性點在不同接地的不同組合狀態(tài)下，運行設備產生的和應涌流是不相同的。

3.2 現場采取的措施

1）提高差動保護整定值 文獻［1］介紹了防止和應涌流引起差動保護誤動的措施，主要是提高保護定值或降低二次諧波制動比。將發(fā)電機差動保護整定值由原先的0.09pu調整至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)而使負荷狀態(tài)下不平衡電流異常增大時保護不誤動。

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

4 結語

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

［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涌流產生的影響分析［J］.繼電器，2007，35（20）.

［2］ 王維儉.發(fā)電機變壓器繼電保護應用［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涌流的分析研究［J］.華北電力大學學報，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）.