宋澤超，張 浩，劉 勇，胡峰超

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責(zé)任公司，山西省忻州市 034000）

0 引言

主變壓器復(fù)合低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)作為主變壓器壓器差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)，在主變壓器高壓側(cè)低電壓或者負(fù)序電壓條件滿足后，并且電流大于定值時(shí)動(dòng)作于跳主變壓器高壓側(cè)斷路器。但在實(shí)際運(yùn)行中，因存在主變壓器高壓側(cè)電壓互感器（TV）二次側(cè)斷線、二次空氣開關(guān)跳閘等因素的影響[1]，主變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，存在主變壓器高壓側(cè)TV二次側(cè)電壓為零或者負(fù)序電壓出現(xiàn)的情況。針對(duì)這一問(wèn)題，在主變壓器復(fù)合低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的基礎(chǔ)上增設(shè)TV斷線閉鎖判據(jù)[2]，實(shí)現(xiàn)當(dāng)主變壓器高壓側(cè)TV二次側(cè)斷開時(shí)閉鎖保護(hù)出口的功能[3]。

1 問(wèn)題描述

某月19日，該抽水蓄能電站500kV系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行；500kV系統(tǒng)全保護(hù)運(yùn)行；1、2、3號(hào)機(jī)組發(fā)電工況運(yùn)行，分別帶負(fù)荷150MW；10kV廠用電Ⅰ段帶Ⅲ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，Ⅱ段獨(dú)立運(yùn)行。

16：56：28，3號(hào)機(jī)組發(fā)電工況并網(wǎng)，帶負(fù)荷150MW；17：14：56，3號(hào)機(jī)組AGC設(shè)置為300MW；17：15：33，3號(hào)主變壓器低壓閉鎖過(guò)流B套（27/51T）保護(hù)動(dòng)作；17：15：33，3號(hào)機(jī)組緊急跳機(jī)。

2 原因分析

2.1 情況梳理

3號(hào)主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)共配置兩套，分別布置在3號(hào)主變壓器保護(hù)A、B盤內(nèi)，作為主變壓器壓器差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)，信號(hào)取自3、4主變壓器聯(lián)合單元TV02、TV03和3號(hào)主變壓器高壓側(cè)電流互感器（TA）TA06（3、4號(hào)主變壓器保護(hù)A盤共用TV02，3、4主變壓器保護(hù)B盤共用TV03），該保護(hù)由低電壓或者負(fù)序電壓條件滿足后，并且電流大于定值時(shí)經(jīng)過(guò)延時(shí)動(dòng)作跳本聯(lián)合單元機(jī)組出口斷路器及相關(guān)500kV斷路器[4]。負(fù)序電壓Q60設(shè)置兩套，硬件分別裝于A、B盤中，測(cè)量主變壓器壓器高壓側(cè)負(fù)序電壓，可通過(guò)外部回路調(diào)整延時(shí)。主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)定值為U=0.7Un，I=0.2In，t=2s；Q60保護(hù)定值U2=4V，t=0.32s[7]；主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)通過(guò)2號(hào)短電纜保護(hù)遠(yuǎn)傳通道經(jīng)遠(yuǎn)跳判別裝置跳主變壓器高壓側(cè)斷路器，遠(yuǎn)跳判別裝置控制字為二取一加就地判據(jù)，就地判據(jù)為零序過(guò)流、負(fù)序過(guò)流、電流突變。

缺陷發(fā)生時(shí)，機(jī)組正在調(diào)整負(fù)荷，接近主變壓器低壓過(guò)流保護(hù)定值0.2In，主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)僅B套動(dòng)作，且相應(yīng)500kV斷路器未跳開。

2.2 問(wèn)題排查

（1）檢查機(jī)組故障錄波信息見圖1。機(jī)組故障錄波顯示主變壓器高壓側(cè)電壓電流三相為正弦波形，無(wú)尖峰及突變，不存在負(fù)序及低電壓情況。

圖1 機(jī)組故障錄波信息Figure 1 Unit fault recording information

（2）檢查保護(hù)動(dòng)作日志。某月19日17：15：31，主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)信號(hào)啟動(dòng)，延時(shí)2s后，17：15：33，主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)動(dòng)作出口。

（3）查看保護(hù)采樣值，顯示電壓采樣值為0V；在保護(hù)盤柜處使用萬(wàn)用表測(cè)量TV二次側(cè)電壓，電壓為0V。

（4）檢查3、4號(hào)主變壓器聯(lián)合單元TV空氣開關(guān)，空氣開關(guān)為跳開位置。

（5）檢查監(jiān)控日志：監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息 5DI1192 VT PROTECTION SW AND MCCB TRIP OFF（MT34），3/4 主變壓器聯(lián)合單元保護(hù)用TV空氣開關(guān)跳開。按照反措要求，保護(hù)應(yīng)具備TV斷線閉鎖功能，但現(xiàn)場(chǎng)未按要求整改落實(shí)到位，TV二次側(cè)空氣開關(guān)跳開后未能閉鎖相關(guān)保護(hù)。

（6）檢查地面2號(hào)短電纜保護(hù)遠(yuǎn)跳判別裝置故障信息。某月19日17：15：33，通道1跳令出現(xiàn)，通過(guò)保護(hù)錄波圖可見無(wú)零序及負(fù)序電流，就地判據(jù)不滿足，通道1跳令4s后超時(shí)。

2.3 保護(hù)原因分析

3號(hào)主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)共配置兩套，分別布置在3號(hào)主變壓器保護(hù)A、B盤內(nèi)，作為主變壓器壓器差動(dòng)保護(hù)的后備保護(hù)，電壓信號(hào)取自3、4號(hào)主變壓器聯(lián)合單元TV02、TV03（3、4號(hào)主變壓器保護(hù)A盤共用TV02，3、4號(hào)主變壓器保護(hù)B盤共用TV03）；電流信號(hào)取自3號(hào)主變壓器高壓側(cè)TA06。該保護(hù)由低電壓或者負(fù)序電壓條件滿足后，并且電流大于定值時(shí)，經(jīng)過(guò)延時(shí)動(dòng)作跳本聯(lián)合單元機(jī)組出口斷路器及相關(guān)500kV斷路器[9]。當(dāng)主變壓器空載或負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主變壓器高壓側(cè)電壓值為額定值，當(dāng)主變壓器停電時(shí)，主變壓器高壓側(cè)電流為零，二者均不會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作，只有當(dāng)主變壓器高壓側(cè)電壓嚴(yán)重降低并且電流超過(guò)額定值，例如相間短路時(shí)，才會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作[8]。保護(hù)定值中電流值設(shè)定為0.2In，躲過(guò)了主變壓器非故障時(shí)的情況，滿足DL/T 684中該保護(hù)電流定值不小于變壓器額定電流值的要求（27/51T電流從主變壓器高壓側(cè)的TA取值，該TA的變比是2500：1，主變壓器額定容量為360MVA，主變壓器高壓側(cè)額定電壓為527.87kV，功率因數(shù)為0.85，TA一次側(cè)額定電流為463A，對(duì)應(yīng)TA二次側(cè)額定電流就是0.185A，保護(hù)定值是0.2In，裝置額定電流為1A，則裝置內(nèi)設(shè)定的保護(hù)實(shí)際定值即為0.2A，大于TA二次側(cè)額定電流值，滿足要求）。負(fù)序電壓Q60設(shè)置兩套，硬件分別裝于A、B盤中，測(cè)量主變壓器壓器高壓側(cè)負(fù)序電壓，可通過(guò)外部回路調(diào)整延時(shí)。主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)定值為U=0.7Un，I=0.2In，t=2s；Q60保護(hù)定值U=4V，t=0.32s；主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)通過(guò)2號(hào)短電纜保護(hù)遠(yuǎn)傳通道經(jīng)遠(yuǎn)跳判別裝置跳主變壓器高壓側(cè)斷路器，遠(yuǎn)跳判別裝置控制字為二取一加就地判據(jù)，就地判據(jù)為零序過(guò)流、負(fù)序過(guò)流、電流突變。

事件發(fā)生前，機(jī)組負(fù)荷上升過(guò)程中，達(dá)到主變壓器低壓過(guò)流保護(hù)定值0.2In，主變壓器低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)僅B套動(dòng)作，相應(yīng)500kV斷路器未跳開。

2.4 確定故障點(diǎn)

根據(jù)上述排查情況，某月19日10：59，3、4號(hào)主變壓器聯(lián)合單元TV03二次側(cè)空氣開關(guān)=B01+AB12-Q1002跳開后，3、4號(hào)主變壓器B套低壓過(guò)流保護(hù)均滿足了“低壓”條件；16：56，3號(hào)機(jī)組發(fā)電啟動(dòng)后，150MW升至300MW過(guò)程中，“過(guò)流條件”滿足后，發(fā)令跳出口斷路器和遠(yuǎn)跳500kV斷路器；3號(hào)機(jī)組跳閘是保護(hù)裝置正確動(dòng)作的結(jié)果，500kV斷路器保護(hù)裝置由于不滿足本地判據(jù)收令后未出口。

可以判斷，由于3、4號(hào)主變壓器聯(lián)合單元TV03二次側(cè)空氣開關(guān)=B01+AB12-Q1002跳閘，造成保護(hù)動(dòng)作。

3 TV斷線閉鎖保護(hù)出口配置情況

（1）短電纜保護(hù)，短引線保護(hù)，斷路器保護(hù)，線路保護(hù)均設(shè)置了TV斷線報(bào)警。線路保護(hù)后備保護(hù)的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)置了TV斷線閉鎖保護(hù)出口。

（2）主變壓器保護(hù)的低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)未設(shè)置TV斷線閉鎖保護(hù)出口。

（3）機(jī)組保護(hù)的低電壓保護(hù)、低壓過(guò)流保護(hù)、電壓相序保護(hù)、低頻保護(hù)、抽水低功率保護(hù)未設(shè)置TV斷線閉鎖保護(hù)出口。

4 主變壓器及機(jī)組保護(hù)TV斷線功能完善改造方案

4.1 方案設(shè)計(jì)

解決辦法：外部增加一個(gè)電壓比較模塊見圖2，進(jìn)行兩組電壓比較，繼電器型號(hào)為RXBA。

圖2 電壓比較模塊Figure 2 Voltage comparison module

4.2 方案實(shí)施

新增兩個(gè)繼電器安裝于主變壓器保護(hù)與發(fā)電電動(dòng)機(jī)組及勵(lì)磁變保護(hù)B盤箱內(nèi)，TV斷線保護(hù)接線簡(jiǎn)圖及說(shuō)明見圖3、圖4。

圖3 2號(hào)主變壓器TV斷線保護(hù)接線簡(jiǎn)圖及說(shuō)明Figure 3 Wiring diagram and description of main transformer PT break protection

圖4 2號(hào)機(jī)組TV斷線保護(hù)接線簡(jiǎn)圖及說(shuō)明Figure 4 Wiring diagram and description of the unit PT break protection

功能說(shuō)明：TV斷線保護(hù)主要通過(guò)電壓比較繼電器實(shí)現(xiàn)。電壓比較繼電器主要功能為兩側(cè)電壓不一致（U1＞U2或U2＞U1）時(shí)，分別開出不同的信號(hào)，即在單套保護(hù)TV斷線時(shí)僅閉鎖本套保護(hù)出口，另一套保護(hù)動(dòng)作不受影響。本次TV斷線保護(hù)閉鎖功能完善，對(duì)主變壓器保護(hù)的低壓過(guò)流保護(hù)（27/51T），機(jī)組保護(hù)的低電壓保護(hù)（27M）、低壓過(guò)流保護(hù)（27/51）、電壓相序保護(hù)（47）、低頻保護(hù)（81）、抽水低功率（37M）進(jìn)行了功能完善[6]。

在檢修時(shí)，通過(guò)對(duì)主變壓器保護(hù)的低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)（27/51T），機(jī)組保護(hù)的低電壓保護(hù)（27M）、低壓過(guò)流保護(hù)（27/51）、電壓相序保護(hù)（47）、低頻保護(hù)（81）、抽水低功率（37M）保護(hù)等的試驗(yàn)，確定電壓比較繼電器能夠正確動(dòng)作，并且能夠有效的閉鎖保護(hù)動(dòng)作[5]。

5 總結(jié)

此次TV斷線保護(hù)閉鎖功能完善，主要通過(guò)電壓比較繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器保護(hù)的低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)（27/51T），機(jī)組保護(hù)的低電壓保護(hù)（27M）、低壓過(guò)流保護(hù)（27/51）、電壓相序保護(hù)（47）、低頻保護(hù)（81）、抽水低功率（37M）保護(hù)閉鎖，使得保護(hù)裝置在電壓互感器二次回路一相、兩相或三相同時(shí)斷線、失壓時(shí)，可以發(fā)告警信號(hào)，并閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)，從而進(jìn)一步提高本單位保護(hù)動(dòng)作的正確性，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。其優(yōu)化思路可為TV斷線閉鎖裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)。