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        主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的案例分析

        2013-10-20 02:07:56劉森
        綜合智慧能源 2013年12期
        關(guān)鍵詞:變壓器動(dòng)作

        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.

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