王 才

（海委引灤工程管理局，河北 唐山 063000）

1 事故經(jīng)過

水電站事故前系統(tǒng)運(yùn)行方式為：水電廠1號(hào)機(jī)組150 WM，停機(jī)狀態(tài)，1號(hào)主變1B空載運(yùn)行；廠用電41B、44B接于1B低壓側(cè)，各部分正常運(yùn)行。另3臺(tái)主變2B、3B、4B 及廠用42B、45B正常運(yùn)行。2021年6月28日5:28：00，1號(hào)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)1B事故信號(hào)，1B高壓側(cè)開關(guān)2201DL A相跳閘，發(fā)44B事故動(dòng)作跳閘。主變低壓側(cè)采用硬母線連接，高壓側(cè)采用LGJQ-300軟連接。

變壓器保護(hù)盤顯示廠用變44B保護(hù)整組啟動(dòng)，過流Ⅱ段動(dòng)作。主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳主變各側(cè)開關(guān)，1B變壓器比率差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，跳主變高壓側(cè)開關(guān)2201DL；跳1號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)，停機(jī)，跳出口01DL ；跳廠用變高壓側(cè)11DL。

2 查找主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因

2.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

差動(dòng)保護(hù)是比較被保護(hù)的變壓器兩側(cè)或三側(cè)電流的大小和相位的原理實(shí)現(xiàn)的，其基本原理是基爾霍夫電流定律。理想情況下，在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流過差動(dòng)繼電器的電流為0；在內(nèi)部故障時(shí)，流過差動(dòng)繼電器的電流急劇增加，使保護(hù)動(dòng)作從而跳開變壓器端口的斷路器。目前廣泛應(yīng)用的數(shù)字式變壓器差動(dòng)保護(hù)，普遍使用兩或三折線比率制動(dòng)特性，差動(dòng)繼電器動(dòng)作方程：流入差動(dòng)回路電流為流入電流的矢量和，正常運(yùn)行時(shí)流入電流矢量和為0。

本變壓器采用兩折比率差動(dòng)保護(hù)，最小動(dòng)作電流1.301 A，比率制動(dòng)系數(shù)0.5。

圖1 主變差動(dòng)保護(hù)接線圖

2.2 調(diào)取保護(hù)動(dòng)作情況

通過調(diào)取故障錄波器、主變保護(hù)、站用變保護(hù)記錄，發(fā)現(xiàn)1B差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因是由于B、C電流發(fā)生突變，金屬性短路引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。44B高壓側(cè)二次電流I=5.376 A，反應(yīng)到一次側(cè)電流為5.376×互感器變比1 000/5=1 075.2 A,超過保護(hù)動(dòng)作值3.7×200=740 A，過流保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)此電流流入到主變低壓側(cè)。保護(hù)無(wú)其他信號(hào)。

2.3 檢查1B主變壓器

1B主變壓器是2020年12月新購(gòu)買的變壓器并投入運(yùn)行，型號(hào)為：SFP-180000/220，242±2 ×2.5%/15.75 kV，接線組別：YN/d11，阻抗電壓：Uk=13.44%。有主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，無(wú)其他動(dòng)作信號(hào)，為了安全起見，對(duì)變壓器進(jìn)行絕緣及直流電阻測(cè)試，測(cè)試電阻合格。變壓器本體進(jìn)行徹底檢查，未發(fā)現(xiàn)放電痕跡，主變一切正常。

2.4 對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)范圍設(shè)備進(jìn)行檢查

主變1B差動(dòng)保護(hù)由7LH、11LH、16LH 3個(gè)互感器組成主變主動(dòng)保護(hù)，此次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，根據(jù)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原理，只有在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路事故，差動(dòng)保護(hù)才會(huì)動(dòng)作，對(duì)母線、電流互感器本體、接線等進(jìn)行徹底檢查，并未發(fā)現(xiàn)放電或短路的痕跡。

擴(kuò)大檢查范圍時(shí)發(fā)現(xiàn)44B低壓側(cè)10 kV電壓互感器B相本體有裂紋，互感器B相保險(xiǎn)瓷管斷裂，熔絲熔斷。

圖2 主接線圖（本次差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作涉及的電氣一次部分）

3 對(duì)44B廠用變保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行分析

44B保護(hù)盤，保護(hù)動(dòng)作顯示44B過流Ⅱ段動(dòng)作，此保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，過流Ⅰ段保護(hù)延時(shí)5 s，說明故障時(shí)44B有很大的電流流過。但由于44B高壓側(cè)少油斷路器11DL開關(guān)固有跳閘時(shí)間為0.15 s，遠(yuǎn)小于主變高壓側(cè)2201DL斷路器跳閘時(shí)間37±4 ms,通過保護(hù)動(dòng)作時(shí)間分析44B過流Ⅱ段時(shí)間為5：25：32：517與1B差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為5：25：32：521近乎相同，計(jì)入回路動(dòng)作、開關(guān)斷開時(shí)間，主變高壓側(cè)開關(guān)2201DL先動(dòng)作，切除故障電流。

44B低壓側(cè)10 kV電壓互感器B相瓷管式保險(xiǎn)斷裂，說明內(nèi)部有很大電流流過，造成熔絲熔斷，產(chǎn)生高壓氣體造成瓷管斷裂。電壓互感器B相產(chǎn)生裂紋，線圈絕緣燒毀，是由于互感器內(nèi)部發(fā)生短路造成。

4 變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

44B低壓側(cè)發(fā)生短路事故，短路點(diǎn)未在主變差動(dòng)保護(hù)范圍。通過分析，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)檢查，是由于16LH互感器接線極性接反，造成短路電流方向相反，流向主變低壓側(cè)，引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。44B事故電流5.376 A,由于16LH接線極性相反，相當(dāng)于2倍電流（10.752 A）流入差動(dòng)保護(hù)回路，遠(yuǎn)超過差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流1.301 A，造成差動(dòng)保護(hù)快速動(dòng)作，跳開2201DL、11DL，同時(shí)發(fā)出機(jī)組跳閘信號(hào)，切除故障。后對(duì)電流互感器接線調(diào)整，電流互感器極性正確，經(jīng)發(fā)電機(jī)對(duì)高圧回路進(jìn)行遞升加壓，電流互感器電流指示一切正常。

5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

5.1 變壓器保護(hù)接線錯(cuò)誤

2015年發(fā)變組保護(hù)更新改造后，未對(duì)保護(hù)差流互感器進(jìn)行升壓測(cè)量互感器極性，造成極性接反未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，為保護(hù)誤動(dòng)留下隱患；41B、44B廠用電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，電流（廠用變滿載運(yùn)行電流0.7 A）小于差流保護(hù)設(shè)定值1.301 A，不會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作。

對(duì)涉及電流方向極性的電流互感器，投入運(yùn)行前測(cè)量極性、變比以及電流回路的相位正確，避免接線錯(cuò)誤。對(duì)保護(hù)裝置及保護(hù)模塊等進(jìn)行詳細(xì)檢查，消除安全隱患。

此次是廠用變44B低壓側(cè)故障引起保護(hù)誤動(dòng)，如是主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，廠用電之路發(fā)生短路故障，不會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作，造成事故擴(kuò)大。

5.2 對(duì)保護(hù)回路定期檢查維護(hù)及測(cè)試

現(xiàn)在保護(hù)設(shè)備大部分采用微機(jī)保護(hù)，模塊化設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照保護(hù)說明書及保護(hù)校驗(yàn)大綱要求，每年對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整體校驗(yàn)，測(cè)試保護(hù)運(yùn)行情況，可以排除設(shè)計(jì)、安裝、整定過程中的疏漏(如線接錯(cuò)、極性反接、平衡系數(shù)算錯(cuò)等等)。

日常加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施的檢查和維護(hù)，屏柜及裝置各端子、接線是否牢固，保護(hù)連片投入正常；經(jīng)常檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行溫度，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取處理措施；應(yīng)定期校驗(yàn)電流互感器動(dòng)、熱穩(wěn)定電流是否滿足要求，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部異常響聲時(shí)，應(yīng)退出運(yùn)行。電壓互感器如發(fā)現(xiàn)有裂紋等缺陷，要及時(shí)更換。

5.3 保護(hù)動(dòng)作情況記錄保存

為方便事故分析，建議用戶妥善保存裝置的動(dòng)作報(bào)告，收集充足、完備的測(cè)試數(shù)據(jù)，并下載保存。清除裝置報(bào)告或者頻繁試驗(yàn)會(huì)覆蓋當(dāng)時(shí)的故障信息，不利于今后進(jìn)行事故分析。

在保護(hù)裝置進(jìn)行傳動(dòng)或試驗(yàn)前，對(duì)裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)信息及后臺(tái)存儲(chǔ)的信息進(jìn)行完整的保存或打印。保存的信息主要包括：裝置動(dòng)作報(bào)告、自檢報(bào)告、故障錄波、裝置參數(shù)和定值以及各種操作記錄。現(xiàn)場(chǎng)的其他信息包括：事故過程、保護(hù)裝置指示燈狀態(tài)、主界面顯示內(nèi)容等。

5.4 加強(qiáng)運(yùn)維人員技術(shù)培訓(xùn)

加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維人員的技術(shù)培訓(xùn)，掌握微機(jī)保護(hù)的基本原理、運(yùn)行注意事項(xiàng)、事故處理、發(fā)生事故后的保護(hù)動(dòng)作分析等提高運(yùn)維人員的技術(shù)水平及分析處理事故的能力。如本次差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作：①應(yīng)對(duì)差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行檢查；②判斷由電流互感器發(fā)生故障引起，對(duì)電流互感器進(jìn)行全面檢查，確?；ジ衅魍旰茫虎蹖?duì)主變高壓側(cè)出線、廠用電支路進(jìn)行檢查，有無(wú)放電痕跡；④保護(hù)動(dòng)作是否正確，二次接線是否完好、正確；⑤根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)分析判斷，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作主要原因，進(jìn)而查出設(shè)備存在問題。

5.5 電氣設(shè)備保護(hù)配置合理

電氣主接線由多種、多個(gè)設(shè)備組成一個(gè)整體，各設(shè)備保護(hù)定值設(shè)置一定要合理，避免越級(jí)跳閘。此過流是由于線路瞬時(shí)故障，引起鐵磁諧振，電壓互感器過流高壓保險(xiǎn)熔斷，本體過流產(chǎn)生裂紋，此電流應(yīng)該引起44DL速斷保護(hù)動(dòng)作（設(shè)定值2.33 A）、過流保護(hù)（設(shè)定值0.12 A,延時(shí)1.5 s）動(dòng)作跳閘，由于保護(hù)接線問題，44DL保護(hù)未動(dòng)作。由于2201DL、11DL動(dòng)作固有分閘時(shí)間不同，接線極性接反引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，切除故障電流。如差動(dòng)保護(hù)接線正確，應(yīng)該44DL速斷、過流保護(hù)動(dòng)作切除故障；延時(shí)1.5 s故障電流未切除，引起44B電流保護(hù)動(dòng)作；短路電流繼續(xù)存在引起1B后備保護(hù)過流保護(hù)動(dòng)作，切除事故電流。

5.6 對(duì)電氣設(shè)備安全隱患排查整改

嚴(yán)格按照《國(guó)家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》及水利部《水利工程運(yùn)行管理監(jiān)督檢查辦法（2020年版）》等相關(guān)規(guī)定，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行安全隱患排查整改，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)評(píng)價(jià)，查找出電氣設(shè)備存在的隱患及薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)消除安全隱患。如2201DL開關(guān)跳閘回路，原2套保護(hù)裝置作用1個(gè)跳閘線圈，根據(jù)十八項(xiàng)反措要求，2套保護(hù)分別接入2個(gè)跳閘線圈，確保開關(guān)跳閘絕對(duì)可靠。

6 結(jié)束語(yǔ)

一起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，通過檢查測(cè)試，確定電流互感器接線極性接反引起的，如保護(hù)接線正確，保護(hù)動(dòng)作正確可靠，不會(huì)造成主變差動(dòng)事故跳閘，影響機(jī)組放水發(fā)電。從保護(hù)設(shè)計(jì)開始確保設(shè)計(jì)正確，施工滿足設(shè)計(jì)及設(shè)備實(shí)際要求，投運(yùn)試驗(yàn)嚴(yán)格按照說明書及調(diào)試大綱進(jìn)行測(cè)試調(diào)試，日常加強(qiáng)保護(hù)檢查和維護(hù)。同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)維人員的技術(shù)培訓(xùn)，從思想上認(rèn)識(shí)到保護(hù)裝置的重要性，技術(shù)上能夠滿足維護(hù)管理的要求。