文/覃本煉

0 引言

近年來在國(guó)家對(duì)新能源發(fā)電的政策扶持下，新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的占比逐年增加。新能源場(chǎng)站一次設(shè)備和二次設(shè)備運(yùn)行情況正常與否，對(duì)電力系統(tǒng)的影響也隨之逐年增大。因此，本文就某風(fēng)電場(chǎng)主變保護(hù)裝置頻繁發(fā)電流互感器(CT)報(bào)警信號(hào)而采用理論與實(shí)際驗(yàn)證進(jìn)行分析與處理，為風(fēng)電場(chǎng)二次設(shè)備運(yùn)行提供運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，以保障電力系統(tǒng)正常、安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 風(fēng)電場(chǎng)主變參數(shù)

某風(fēng)電場(chǎng)配置了兩臺(tái)主變，本次頻繁發(fā)CT報(bào)警信號(hào)為#2主變保護(hù)裝置，生產(chǎn)廠家為金智科技，型號(hào)為iPACS-5741，主要參數(shù)見表1。

表1 某風(fēng)電場(chǎng)#2主變參數(shù)（部分）

2 頻繁發(fā)信分析與排查過程

CT首次發(fā)信后，經(jīng)查詢故障錄波文件和電力網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)（NCS）后臺(tái)文件，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)110kV側(cè)母線電壓為115kV，35kV側(cè)母線電壓為36.5kV，電壓、電流波形正常且無跳變情況；對(duì)波形文件進(jìn)行序分量分析，無負(fù)序分量和零序分量產(chǎn)生，諧波滿足電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。由此初步判定為保護(hù)裝置誤發(fā)信。但隨后因多次發(fā)“CT報(bào)警”信號(hào)（見圖1），判斷保護(hù)裝置誤發(fā)信不成立，需要進(jìn)一步排查原因。下面為排查及分析過程：

圖1 NCS后臺(tái)告警窗口記錄信號(hào)

因風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)區(qū)域內(nèi)風(fēng)況改變，查看保護(hù)裝置采樣時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)流經(jīng)#2主變的有功功率為5.58MW，此時(shí)保護(hù)裝置A/B/C三相均采到差動(dòng)電流，如圖2所示。

圖2 #2主變保護(hù)裝置差動(dòng)電流采樣

在電壓波形和電流波形都正常的情況下，保護(hù)裝置采到顯示有差動(dòng)電流，首先排查CT二次極性是否抽取錯(cuò)誤。經(jīng)檢查，#2主變高低壓側(cè)CT極性抽取滿足180°接線（基建期間做實(shí)驗(yàn)得出，保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)采用180°接線），現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)為抽取靠各自母線側(cè)極性，本次測(cè)量得到的低壓側(cè)電流折算到高壓側(cè)在誤差范圍允許內(nèi)，可以認(rèn)為相等。#2主變高低壓側(cè)二次電流測(cè)量數(shù)據(jù)如表2所示，相角是以110kV側(cè)母線二次A相電壓為基準(zhǔn)測(cè)得。經(jīng)分析，CT二次極性正確抽取。

按照保護(hù)裝置配套說明書中解釋，現(xiàn)場(chǎng)可以靈活根據(jù)變壓器實(shí)際接線方式對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)定，其中編號(hào)01為YN-y12接線方式，02為YN-d11接線方式。檢查保護(hù)裝置定值時(shí)發(fā)現(xiàn)，定值單上要求變壓器接線方式整定為02，也與現(xiàn)場(chǎng)變壓器實(shí)際接線方式一致，但實(shí)際保護(hù)裝置輸入01，與現(xiàn)場(chǎng)變壓器接線方式不符，保護(hù)裝置采集到差動(dòng)電流為正確行為。

對(duì)于保護(hù)裝置發(fā)出CT報(bào)警信號(hào)，說明書中給出的解釋是，發(fā)出CT報(bào)警信號(hào)的出現(xiàn)僅需要滿足下列兩個(gè)條件中任一即可發(fā)出CT報(bào)警信號(hào)：①任一相差流大于CT斷線整定值；②差動(dòng)負(fù)序電流大于比例系數(shù)乘以三相差流最大值再加固定門檻值。因前面檢查發(fā)現(xiàn)電流波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，沒有負(fù)序分量，同時(shí)諧波滿足運(yùn)行要求，因此可排除條件②導(dǎo)致的原因，初步判定是因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置采集到差動(dòng)電流且達(dá)到CT斷線動(dòng)作整定值，導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)出CT報(bào)警信號(hào)，與上述分析有差流吻合。保護(hù)定值通知單將CT斷線定值整定為0.2Ie，差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值整定為0.4Ie。本文中分析電流數(shù)值均折算在高壓側(cè)進(jìn)行計(jì)算，即：

本文計(jì)算分析僅展示其中一次發(fā)出CT報(bào)警信號(hào)時(shí)的過程。NCS記錄到其中一組數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 #2主變高低壓側(cè)二次電流測(cè)量數(shù)據(jù)

變壓器接線方式為YN-d11，由于保護(hù)裝置按照YN-y12接線方式進(jìn)行整定，保護(hù)裝置對(duì)采集到的電流信號(hào)沒有進(jìn)行30°相位修正，這是保護(hù)裝置采樣出現(xiàn)差流的主要原因。圖3、圖4分別是對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置無、有對(duì)電流相角進(jìn)行30°修正的相量圖。IH和Id分別代表高、低壓側(cè)電流。

圖3 相角沒有進(jìn)行30°修的電流信號(hào)

#2主變低流進(jìn)15.48MVA視在功率，高流出15.36MVA視在功率計(jì)算，計(jì)算保護(hù)裝置采集到的差動(dòng)電流，高、低壓側(cè)電流分別為：

因#2主變消耗了0.4Mvar無功功率，由表3中主變高低壓側(cè)功率因數(shù)不相同也可以看出，主變高低壓側(cè)功率因數(shù)角有1°～2°的差值，具體變化設(shè)為：

表3 NCS記錄數(shù)據(jù)

變壓器此時(shí)實(shí)際運(yùn)行時(shí)高、低壓側(cè)電流相角差應(yīng)為：

將#2主變無功損耗和因無功損耗產(chǎn)生的相位差亦考慮到差動(dòng)電流計(jì)算中，結(jié)合式（3）～式（7），由圖1的相量圖，用余弦公式可以計(jì)算得到此時(shí)保護(hù)裝置采集到的差動(dòng)電流為：

經(jīng)上述理論分析，保護(hù)裝置采集到的電流41.98A大于CT斷線動(dòng)作定值40.16A，動(dòng)作值滿足動(dòng)作條件，結(jié)合上述分析的發(fā)信原因，因此可判定CT斷線發(fā)信正確；差動(dòng)電流尚未達(dá)到差動(dòng)電流啟動(dòng)值80.32A，因此差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，也可定制保護(hù)裝置動(dòng)作行為正確。綜上分析可得，本次保護(hù)裝置動(dòng)作發(fā)信是正確行為。

3 處理異常信號(hào)的技術(shù)手段

經(jīng)上述分析后，將#2主變保護(hù)裝置中變壓器接線方式定值按照說明書中的解釋和保護(hù)定值單上的整定值進(jìn)行整定，在保護(hù)裝置定值設(shè)定中的變壓器連接方式改成02（YN-d11）接線方式。截至撰寫本文時(shí)，變壓器正常運(yùn)行，由保護(hù)裝置自動(dòng)對(duì)電流相位進(jìn)行了30°修正；直至風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)況轉(zhuǎn)好時(shí)，變壓器高壓側(cè)二次電流達(dá)到0.25A時(shí)（一次值為75A），保護(hù)裝置亦未采集到差動(dòng)電流（如圖5所示），CT斷線報(bào)警信號(hào)也未再發(fā)信至NCS監(jiān)控后臺(tái)。

圖5 變壓器處理后#2主變保護(hù)裝置采樣（無差流）

4 總結(jié)

CT報(bào)警在大部分型號(hào)的變壓器處理后#2主變保護(hù)裝置中都只是發(fā)信，但是存在部分型號(hào)的保護(hù)裝置是結(jié)合差動(dòng)電流進(jìn)行判據(jù)，而CT斷線是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)可以進(jìn)行選擇投退，保護(hù)邏輯判斷時(shí)存在交叉關(guān)系。為了保證變壓器保護(hù)裝置能正確運(yùn)行，結(jié)合本次實(shí)證經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員、場(chǎng)站運(yùn)維工作人員在基建調(diào)試期間或者風(fēng)電場(chǎng)在大小修之后定值恢復(fù)時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行專人整定輸入、專人復(fù)核，確保保護(hù)定值按照定值整定通知單正確執(zhí)行。