劉森

(國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司，北京 100083)

0 引言

主變壓器是發(fā)電廠中重要的電氣設(shè)備，它起著倒送廠用電和將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能送到電網(wǎng)上的作用，一旦主變壓器出現(xiàn)故障，整個(gè)機(jī)組就要停運(yùn)。為了確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電廠都將差動(dòng)保護(hù)作為主變壓器主保護(hù)之一，要求動(dòng)作準(zhǔn)確、快速。在微機(jī)保護(hù)裝置中，通常采用的是比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)。

1 某生物質(zhì)電廠主變壓器概況

國(guó)能集團(tuán)某生物質(zhì)電廠坐落在江西境內(nèi)，廠內(nèi)有1臺(tái)容量為30 MW的機(jī)組，發(fā)電機(jī)－變壓器組(以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組)采用單元接線方式，其接線方式如圖1所示。主變壓器容量為40 MV·A，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，從系統(tǒng)倒送廠用電帶廠用負(fù)荷，并網(wǎng)后將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能送上電網(wǎng)。該電廠主變壓器差動(dòng)保護(hù)配置的是南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，采用比率制動(dòng)原理。

2 主變壓器故障過(guò)程

主變壓器出現(xiàn)故障前，機(jī)組正在啟動(dòng)，110kV電網(wǎng)電源通過(guò)主變壓器倒送供給10 kV廠用母線，111刀閘、111斷路器、9112斷路器在合閘狀態(tài)，901斷路器在斷位。運(yùn)行值班員逐步啟動(dòng)各個(gè)廠用電動(dòng)機(jī)。2011－12－15 T 09:11，主控室警鈴響，主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，111斷路器、9112斷路器跳閘。

3 保護(hù)動(dòng)作情況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢查

圖1 單元接線方式

在電子間檢查發(fā)變組保護(hù)B柜內(nèi)的主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，出現(xiàn)了“跳閘”紅燈亮的動(dòng)作信息:“2011－12－15 T 09:11:00.122，差動(dòng)保護(hù)出口，電流為 0.52 Ie”。

檢查主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，整定值設(shè)置正確，Id=0.5Ie，ISD=6Ie，差動(dòng)電流大于整定值0.02Ie，造成主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。檢查主變壓器其他保護(hù)、廠用分支保護(hù)速斷、過(guò)流都未動(dòng)作。機(jī)組跳閘前，詢問(wèn)鍋爐專(zhuān)業(yè)人員，此時(shí)他們正在啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，檢查引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，其速斷、過(guò)流沒(méi)有動(dòng)作。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行了檢查，其中包括主變壓器本體外觀、111斷路器和相應(yīng)電流互感器外觀、9112斷路器和相應(yīng)電流互感器外觀及901斷路器柜。對(duì)主變壓器兩側(cè)導(dǎo)線外觀也進(jìn)行了仔細(xì)檢查，都未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;對(duì)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)本體及斷路器柜進(jìn)行了檢查，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4 RCS9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置

RCS9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置由多微機(jī)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，其中包括差動(dòng)速斷保護(hù)和比率差動(dòng)保護(hù)。RCS9671C裝置中的比率差動(dòng)保護(hù)采用三折線比率制動(dòng)原理，性能先進(jìn)，其動(dòng)作特性如圖2所示。

圖2 RCS9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作特性

在圖2中，Id為動(dòng)作電流，Ir為制動(dòng)電流，Icdqd為差動(dòng)電流啟動(dòng)值，Kbl為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)，Ie為變壓器的額定電流，陰影部分為保護(hù)動(dòng)作區(qū)。

比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下:

比率制動(dòng)特性在微機(jī)保護(hù)上的優(yōu)越性體現(xiàn)在其動(dòng)作電流不是固定不變的，它隨著外部短路電流的增大而增大，所以，它能保證區(qū)外故障不誤動(dòng)，同時(shí)對(duì)內(nèi)部短路又有較高的靈敏度。

5 主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

經(jīng)請(qǐng)示調(diào)度批準(zhǔn)，2011－12－15 T 10:55，主變壓器重新送電，合上9112斷路器，10 kV母線帶電正常。檢查主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流Id=0.17Ie，明顯偏大。繪制主變壓器差動(dòng)保護(hù)電流向量圖，如圖3 所示。IA=0.7 A∠0°，IB=0.1 A∠ －20°，IC=0.12 A∠70°，Ia=0.72 A∠ －150°，Ib=0.72 A∠90°，Ic=0.72A∠－30°。初步判斷為主變壓器高壓側(cè)電流互感器B，C相斷線。

圖3 主變壓器差動(dòng)保護(hù)電流向量圖

5.1 電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置的檢查

申請(qǐng)停電后，仔細(xì)檢查了主變壓器110 kV側(cè)差動(dòng)用電流互感器，檢查結(jié)果外觀正常，檢查二次端子箱無(wú)異常。打開(kāi)電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置箱，實(shí)物如圖4所示，拆除引出線端口S1，S2的接線，用萬(wàn)用表測(cè)量各裝置S1，S2之間的電阻，發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)從右數(shù)第1個(gè)保護(hù)裝置的電阻值為零，說(shuō)明所連接的電流互感器二次側(cè)線路短接了。

主變壓器110 kV側(cè)差動(dòng)用電流互感器是山東某公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)VQHB－110W2電流互感器，變比為600/5，PLB－1(5)型二次防開(kāi)路保護(hù)裝置，在每個(gè)電流互感器二次繞組出口都并聯(lián)1件PLB－1(5)型二次防開(kāi)路保護(hù)裝置，如圖5所示。電流互感器二次側(cè)嚴(yán)禁開(kāi)路，正常時(shí)保護(hù)裝置2條引線間呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)，運(yùn)行中二次回路斷開(kāi)時(shí)二次繞組產(chǎn)生過(guò)電壓使保護(hù)啟動(dòng)，裝置的2條引線間呈現(xiàn)短接狀態(tài)，避免了開(kāi)路后產(chǎn)生高電壓造成人身傷害、設(shè)備損壞的事故發(fā)生。

圖4 電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置箱

圖5 PLB－1(5)型二次防開(kāi)路保護(hù)裝置

5.2 主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

檢查結(jié)果，主要是主變壓器110 kV側(cè)差動(dòng)用電流互感器防開(kāi)路保護(hù)動(dòng)作將其二次側(cè)短接，致使主變壓器差動(dòng)保護(hù)電流回路短路，B，C相回路無(wú)電流。在主變壓器差動(dòng)保護(hù)電流回路中出現(xiàn)不平衡電流，Id=0.17 Ie。啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，主變壓器差動(dòng)保護(hù)原本可躲過(guò)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，但加上不平衡電流后，差動(dòng)電流大于整定值，造成保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。

6 事故處理

將已經(jīng)動(dòng)作的電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置復(fù)位，即采用專(zhuān)用的9～12 V直流電源(所需能量極小，一般電池即可)按標(biāo)志的極性將電壓加在保護(hù)裝置頂部的復(fù)位端子處。測(cè)量S1，S2之間的電阻無(wú)窮大，說(shuō)明已經(jīng)復(fù)位，恢復(fù)保護(hù)裝置的正常接線。

2011－12－15 T 16:23，主變壓器重新送電，機(jī)組啟動(dòng)。檢查主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，差動(dòng)電流值為0。17:05，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，主變壓器差動(dòng)保護(hù)正常。

7 反事故措施及對(duì)策

此次主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的原因是電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置誤動(dòng)，為防范此類(lèi)事件重復(fù)發(fā)生，建議采取如下措施。

(1)聯(lián)系山東電流互感器生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員，利用機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)間，全面檢查產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)在日常巡視時(shí)，檢查主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置差流值Id是否為0，以便及時(shí)采取措施。

(3)在主變壓器送電前，加強(qiáng)電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置的檢查。

1)外觀檢查要求。外殼完好，引入接線與二次接線端子的壓接應(yīng)緊密牢靠、接觸良好。

2)二次繞組對(duì)地絕緣應(yīng)符合要求。

3)短路接點(diǎn)位置狀態(tài)檢查要求。拆除防開(kāi)路保護(hù)裝置與電流互感器的連接，測(cè)量S1，S2兩點(diǎn)間電阻，萬(wàn)用表應(yīng)顯示最大值，確保二次側(cè)不短接。

(4)對(duì)曾經(jīng)動(dòng)作過(guò)的防開(kāi)路保護(hù)裝置應(yīng)做試驗(yàn)，確認(rèn)正常。

1)復(fù)位功能試驗(yàn)。保護(hù)裝置的復(fù)位端子上標(biāo)有“+”、“－”極性，加入的電源與所標(biāo)極性吻合時(shí)，裝置由保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)復(fù)位為待命狀態(tài)(即兩端子由短路狀態(tài)變?yōu)榻^緣狀態(tài));當(dāng)極性與標(biāo)記相反時(shí)，則將產(chǎn)生保護(hù)裝置動(dòng)作的效果(即相當(dāng)于保護(hù)動(dòng)作，兩端子由絕緣狀態(tài)變?yōu)槎搪窢顟B(tài))。

2)保護(hù)裝置動(dòng)作試驗(yàn)。將二次回路斷開(kāi)后，在一次回路通過(guò)不小于5%Ie，在一次回路中接入電流互感器，顯示保護(hù)裝置動(dòng)作并將出線短路為正常。試驗(yàn)完畢，應(yīng)及時(shí)將保護(hù)裝置恢復(fù)至正常狀態(tài)。

(5)將此故障處理案例通報(bào)給其他兄弟電廠，其目的是加強(qiáng)檢查，引以為鑒。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此起由電流互感器防開(kāi)路保護(hù)誤動(dòng)造成主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作案例的分析，進(jìn)一步加深了對(duì)RCS9671C變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置和電流互感器防開(kāi)路保護(hù)裝置的認(rèn)識(shí)。同時(shí)也說(shuō)明了應(yīng)加強(qiáng)檢查和工作責(zé)任心，以確保主變壓器差動(dòng)保護(hù)的正確運(yùn)行，主變壓器的安全和正常運(yùn)行關(guān)系到電廠機(jī)組的正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。在國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司新建電廠的主變壓器送電前，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)保護(hù)裝置的檢查，以確保設(shè)備和機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材編委會(huì).繼電保護(hù)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.