劉同勝

(中國大唐集團(tuán)有限公司遼寧分公司，沈陽110000)

2 MW及以上的高壓電動(dòng)機(jī)或2 MW以下中性點(diǎn)具有分相引線的高壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不夠時(shí)，均應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，發(fā)電廠機(jī)組容量也日益增大，若配備差動(dòng)保護(hù)的輔機(jī)在試轉(zhuǎn)和運(yùn)行過程中經(jīng)常遇到差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)象，將嚴(yán)重威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。某電廠在啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)過程中，引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。下面就此問題分析差動(dòng)保護(hù)特性，并提出2種解決方法。

1 事件經(jīng)過

2016年9月7日某350 MW機(jī)組啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)過程中，引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作故障記錄見表1。

表1 引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作記錄1 A

從表1可以看出:在引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過程中，A相差動(dòng)電流為2．866 A，制動(dòng)電流為3．816 A;B相差動(dòng)電流為3．811 A，B相電流為3．606 A，A 相與 B相比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)均動(dòng)作。C相電流在啟動(dòng)過程中，制動(dòng)電流5．116 A遠(yuǎn)大于差動(dòng)電流0．014 A，C相比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作。

隨后更改保護(hù)定值中的控制字，比率啟動(dòng)時(shí)延時(shí)投退改為“投入”，即啟動(dòng)后延時(shí)120 ms再投入比例差動(dòng)保護(hù)。

2016年9月12日，啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)過程中，再次發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的情況。差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作故障記錄見表2。

表2 引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作記錄2 A

2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)

2．1 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性

式中IT、IN分別為機(jī)端、中性點(diǎn)互感器電流。引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)整定值:電動(dòng)機(jī)額定電流0．8 A，差動(dòng)速斷保護(hù)電流4．0 A，最小動(dòng)作電流 Idzmin=0．5 A，最小制動(dòng)電流Izdmin=0．8 A。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作曲線見圖1。各保護(hù)(比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)，差動(dòng)速斷啟動(dòng)時(shí)投退，差動(dòng)速斷啟動(dòng)延時(shí)投退，比率差動(dòng)啟動(dòng)時(shí)投退，比率啟動(dòng)時(shí)延時(shí)投退，比率啟動(dòng)時(shí)比率投退)都為投入狀態(tài)。

根據(jù)定值投入情況，在電機(jī)啟動(dòng)期間，比率差動(dòng)保護(hù)延時(shí)120 ms投入，比率差動(dòng)保護(hù)斜率為0．8。

由于差動(dòng)斜率取值范圍在0．3～0．8，因此此次引風(fēng)機(jī)保護(hù)誤動(dòng)作，不是由于定值整定不合理造成的，也無法通過提高保護(hù)動(dòng)作的門檻值來抑制在電機(jī)啟動(dòng)暫態(tài)過程中的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)情況。

圖1 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作曲線

2．2 電流互感器參數(shù)

中性點(diǎn)、機(jī)端電流互感器型號(hào) LZZBJ9-12/175b/2，額定輸出15 VA，額定變比600/1，準(zhǔn)確級(jí)5P20。

通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電動(dòng)機(jī)機(jī)端及中性點(diǎn)的二次負(fù)載，電動(dòng)機(jī)機(jī)端TA二次負(fù)載為0．4 Ω，電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)二次負(fù)載為 2．5 Ω。

3 電流互感器誤差檢查

通過上述分析判斷此次引風(fēng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作，是由于電流互感器的誤差所引起的。通常對(duì)電流互感器誤差特性分為2個(gè)方面分析，穩(wěn)態(tài)誤差與暫態(tài)誤差。

3．1 TP級(jí)和P級(jí)電流互感器

電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)次分測(cè)量級(jí)、穩(wěn)態(tài)保護(hù)(P)級(jí)和暫態(tài)保護(hù)(TP)級(jí)。差動(dòng)保護(hù)的快速動(dòng)作應(yīng)使發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流互感器在變換電流時(shí)的暫態(tài)特性好并盡可能一致，以免出現(xiàn)過大的暫態(tài)不平衡差動(dòng)電流和比按線性計(jì)算值小的制動(dòng)電流，從而避免縱差保護(hù)的誤動(dòng)作。為此，人們采用暫態(tài)保護(hù)(TP)級(jí)電流互感器。用于繼電保護(hù)的P級(jí)電流互感器并不考慮暫態(tài)誤差，僅考慮穩(wěn)態(tài)誤差，只保證穩(wěn)態(tài)誤差要求。一次電流In之比，標(biāo)準(zhǔn)值為5、10、15、20、30。例如，5P20表示5P級(jí)電流互感器在20倍一次額定電流下，其復(fù)合誤差εc≤±5%;10P20表示10P級(jí)電流互感器在20倍一次額定電流下，其復(fù)合誤差εc≤±10%。

3．2 電流互感器常規(guī)試驗(yàn)檢查

電流互感器常規(guī)試驗(yàn)檢查主要包括變比、極性檢查，直流電阻測(cè)試，拐點(diǎn)電壓及電流，伏安特性幾項(xiàng)，測(cè)試結(jié)果見表3、表4。電流互感器拐點(diǎn)電壓也稱飽和起始電壓，即線性度有較大變化的起始點(diǎn)。

表3 電流互感器相關(guān)特性試驗(yàn)結(jié)果

表4 電流互感器伏安特性

表3中的互感器變比、極性試驗(yàn)結(jié)果均符合DL/T 596—2005《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》;表4試驗(yàn)結(jié)果與廠家提供的曲線比較無明顯差別。

3．3 電流互感器10%誤差曲線校驗(yàn)

電流互感器接入負(fù)載后的等值電路見圖2，其中I1、I2分別為一、二次電流;Ie為額定電流;Z1、Z2分別為一、二次側(cè)阻抗;E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，Zen為二次負(fù)載阻抗。通過電流互感器特性曲線，計(jì)算10%誤差特性曲線，測(cè)量結(jié)果見表5，U2為電流互感器二次電壓。

圖2 電流互感器接入負(fù)載后的等值電路

測(cè)量保護(hù)回路電流互感器阻值，滿足 DL/T 596—2005規(guī)定的10%誤差要求，因此排除了其穩(wěn)態(tài)差動(dòng)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的可能。

3．4 減小電流互感器暫態(tài)誤差方法

適當(dāng)提高最大制動(dòng)系數(shù) Kres．max;選擇二次額定容量較大的互感器，盡量減小二次實(shí)際負(fù)荷S2;適當(dāng)增大一次額定電流，減小二次額定電流。

表5 電流互感器10%誤差曲線測(cè)量數(shù)據(jù)

4 解決方案

該機(jī)組引風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)過程中，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作是由于電流互感器暫態(tài)誤差所引起的。通過對(duì)差動(dòng)保護(hù)故障數(shù)據(jù)分析，解決啟動(dòng)期間差動(dòng)保護(hù)方法有兩種:一是將控制字，比率啟動(dòng)時(shí)延時(shí)投退“投入”，即在啟動(dòng)期間閉鎖比率制動(dòng)保護(hù)120 ms;二是減小差動(dòng)保護(hù)電流互感器回路二次電纜的阻抗。

此外還有兩種情況有可能發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作:廠用電切換過程中，由于切換相角大，產(chǎn)生很大的沖擊電流;電動(dòng)機(jī)在自啟動(dòng)過程中，也有可能發(fā)生類似情況。對(duì)于此類問題主要的解決方法包括:加大電流回路電纜截面積，較小阻抗;選擇多繞組互感器，將兩個(gè)繞組串聯(lián)使用;適當(dāng)增加比例制動(dòng)系數(shù)。

如果上述方法均未得到解決，可以更換電流互感器來得到最終的解決，其變比為額定電流的2．0～2．5 倍。

5 結(jié)論

在大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，其原因包括二次接線錯(cuò)誤，定值整定不當(dāng)，電流互感器二次負(fù)載不滿足10%誤差曲線要求，電流互感器暫態(tài)誤差。此次引風(fēng)機(jī)差動(dòng)的主要原因?yàn)殡娏骰ジ衅鲿簯B(tài)誤差引起，最終通過加大電流回路電纜截面積及改變啟動(dòng)過程中差動(dòng)保護(hù)控制字的方式予以解決。