水力發(fā)電廠繼電保護(hù)的運(yùn)行及分析

摘要：文章以某水利樞紐工程的火力發(fā)電站為例，結(jié)合發(fā)電站在廠用變、主變壓器、發(fā)電機(jī)組、2回線路等都配備有繼電保護(hù)裝置分析變壓器故障，針對發(fā)電廠繼電保護(hù)運(yùn)行中的具體問題提出了相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電廠；繼電保護(hù)；運(yùn)行分析

中圖分類號：TM711文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）24-0113-03

某水利樞紐工程是一個(gè)低水頭大流量水力發(fā)電站，該電廠總的裝機(jī)容量是3×15MW，都是臥軸燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組，在廠用變、主變壓器、發(fā)電機(jī)組、2回線路等都配備有繼電保護(hù)裝置。6.3kV系統(tǒng)使用的是單母線分段接線的方式，也就是在#1機(jī)組采用的是6.3kVⅠ段的母線，#2機(jī)采用的是6.3kVⅡ段的母線。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，且#1機(jī)組、#1主變、#2機(jī)組、#2主變一起運(yùn)行的時(shí)候，601QF、301QF、6031QS、602QF、302QF、6042QS隔離小車位于合位，在3001QS的母聯(lián)隔離開關(guān)則設(shè)置在分位；#1機(jī)組、#2機(jī)組分別經(jīng)宜坪Ⅰ303線路、宜坪Ⅱ304線路送古宜變與當(dāng)?shù)厥须娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，生產(chǎn)用電由606QF、605QF送#2、#1廠變提供；依據(jù)該縣城所被管轄的直轄市的供電局規(guī)定的繼電保護(hù)定值來確定兩回出線保護(hù)的定值。

該水力發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置是由葛洲壩電廠能達(dá)公司及華中理工大學(xué)合作研發(fā)的發(fā)電機(jī)變壓器構(gòu)成套保護(hù)裝置。這套繼電保護(hù)裝置是通過幾個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)所構(gòu)成，包括有出口層、功能子系統(tǒng)及管理機(jī)系統(tǒng)。而在電氣結(jié)構(gòu)上面，幾個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)間是相對獨(dú)立的，系統(tǒng)間必要聯(lián)接的地方通過光電進(jìn)行隔離。裝置硬件使用的是V40系統(tǒng)Ⅱ工業(yè)控制系統(tǒng)及STD標(biāo)準(zhǔn)總線，這個(gè)系統(tǒng)具有較高的可靠性及較寬的適應(yīng)范圍，配備有優(yōu)良的人機(jī)界面，在硬件升級方面也非常便利。整個(gè)保護(hù)裝置配備模塊化保護(hù)軟件，設(shè)計(jì)靈活、合理，能適應(yīng)不同容量的變壓器組、發(fā)電機(jī)的保護(hù)需求，還能單獨(dú)適應(yīng)廠用變壓器、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器、變壓器的保護(hù)要求。

1故障分析

“1#主變壓器差動(dòng)”出現(xiàn)了6次保護(hù)動(dòng)作，在其保護(hù)的范圍之內(nèi)出現(xiàn)了“合”位斷路器事故跳閘。當(dāng)空載運(yùn)行主變壓器的時(shí)候，出現(xiàn)了“#1主變壓器差動(dòng)元件故障”的信號使得繼電器出現(xiàn)了掉牌的故障，通過復(fù)歸保護(hù)裝置之后運(yùn)行正常，所以這個(gè)差動(dòng)保護(hù)的現(xiàn)象視為誤動(dòng)作。

1.1主變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

該廠保護(hù)裝置采用的是單項(xiàng)式，這種設(shè)備的原理是利用差電流原理，晶體管元件是檢測回路的主要構(gòu)件。把被保護(hù)的裝置每側(cè)電流互感器的二次電流引進(jìn)保護(hù)裝置里面，當(dāng)主變壓器的內(nèi)部構(gòu)件發(fā)生故障的時(shí)候，被引進(jìn)裝置的電流及流出裝置的電流出現(xiàn)差值的時(shí)候，差電流的保護(hù)動(dòng)作也就出現(xiàn)了，發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號，發(fā)電機(jī)跳閘。

1.2故障檢測及分析

1.2.1檢測電流互感器的二次回路絕緣、二次回路接線的極性與接線方法。首先檢測的是二次回路絕緣，但是檢測的結(jié)果顯示并無異常，主變壓器每側(cè)在“合”位的時(shí)候，其被引入的電流和流出裝置的電流值之間相位差也正常。

1.2.2檢測差動(dòng)回路接地點(diǎn)。當(dāng)檢測差動(dòng)回路接地點(diǎn)的時(shí)候，#1主變壓器的差動(dòng)回路在Y型接線的各個(gè)電流互感器二次側(cè)一點(diǎn)接地，差動(dòng)回路存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象。

1.3差動(dòng)設(shè)備校驗(yàn)

1.3.1保護(hù)定值檢查。A、B、C三相差流值到達(dá)1.5A的時(shí)候保護(hù)出口；差流值出現(xiàn)在0.4～0.9A之間的時(shí)候，“差動(dòng)元件故障”的信號就從保護(hù)裝置中發(fā)出。動(dòng)作值和定值相符的時(shí)候，發(fā)“差動(dòng)元件故障”信號是誤信號。

1.3.2裝置特性檢測。

1.3.3檢測差流。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行的時(shí)候，檢測出差動(dòng)裝置兩邊的電流為1.06A與1.0A，兩邊線路的差流值大約為0.06A，而裝置整定插頭位置5.0（2LH）與3.5（1LH）不能滿足N1/N2=I1/I2的關(guān)系。

1.3.4檢測諧波制動(dòng)系數(shù)。設(shè)施二次諧波制動(dòng)系數(shù)為12.13%，檢測前兩年的檢測記錄，其制動(dòng)系數(shù)分別為18.5%及17.6%，表明諧波制動(dòng)回路里面有些構(gòu)件的特性已經(jīng)出現(xiàn)偏差。

1.410kVⅠ段母線檢測

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)10kVⅠ段母線數(shù)屬于絕緣電阻，同時(shí)經(jīng)過42kV交流耐壓的測試以后也并無不正常的現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.5分析差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的因由

1.5.1差動(dòng)裝置沒有經(jīng)過完善的調(diào)試。雖然裝置規(guī)定整定值是1.5A，然而由于整定插頭的位置不能適應(yīng)1.5A的要求，所以出現(xiàn)整定值不穩(wěn)定的故障。去除區(qū)外故障又或者是在變壓器空投的時(shí)候，會(huì)有較大的勵(lì)磁涌流和不平衡電流出現(xiàn)，因?yàn)檠b置的問題不能平衡2LH與1LH之間的電流，同時(shí)添上機(jī)組運(yùn)行狀況良好的時(shí)候所出現(xiàn)的0.06A的差流值，也就讓流出裝置電流與引入裝置的電流之間的差額值已經(jīng)達(dá)到了1.5A，裝置不能辨別區(qū)外故障與區(qū)內(nèi)故障，這就致使保護(hù)裝置出口，這就是導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)出誤動(dòng)作信號的最重要的原因。

1.5.2在主變壓器高壓側(cè)的兩個(gè)電流互感器無相匹配。主變壓器高壓側(cè)的1150與1925斷路器所采用的伏安特性、電流互感器型號不相同，當(dāng)外部短路故障發(fā)生的時(shí)候，1925上所采用的LRD-110型電流互感器非常輕易就出現(xiàn)飽和的狀態(tài)，最終致使保護(hù)裝置發(fā)出誤動(dòng)作信號。

1.5.3差動(dòng)回路有幾個(gè)點(diǎn)接地的現(xiàn)象。

2解決對策

（1）在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候要注意電流互感器是否相匹配的問題，如果發(fā)現(xiàn)電流互感器不相匹配的時(shí)候，一定要及時(shí)處理好。

（2）由于差動(dòng)回路有幾點(diǎn)接地的現(xiàn)象而致使出現(xiàn)分流，又或者是在差動(dòng)保護(hù)電流互感器的接地附近開展電焊作業(yè)的時(shí)候出現(xiàn)裝置的拒動(dòng)、誤動(dòng)。為了防止這種故障的發(fā)生，在電流互感器的二次回路變更為控制室一點(diǎn)接地的方法。

（3）依據(jù)運(yùn)行狀況良好的時(shí)候設(shè)備的差流的關(guān)系為N1/N2=I1/I2，調(diào)整1LH插頭位置到5.0，再次測試保護(hù)裝置。

經(jīng)過上面兩個(gè)方法處理之后，當(dāng)運(yùn)行方式改變（在#1變壓器空載運(yùn)行，高壓側(cè)斷路器“合”位、低壓側(cè)斷路器在“分”位運(yùn)行）時(shí)，#1主變壓器出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。出現(xiàn)這個(gè)故障之后，再次進(jìn)行了整套的檢測工作。檢測到當(dāng)變壓器的高壓側(cè)電流互感器極性的時(shí)候，1925與1150這兩個(gè)電流互感器之間出現(xiàn)240度的相位差，這跟檢測數(shù)據(jù)和運(yùn)行方法相較發(fā)現(xiàn)相位差偏大值達(dá)到60°，其余的檢測項(xiàng)目都無異常發(fā)現(xiàn)，表明高壓側(cè)互感器Y/△轉(zhuǎn)換有異常。為此，要尋找一種解決矛盾的方法，使得電流互感器既有足夠的反饋深度，而又不產(chǎn)生差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，這就需要采用相位補(bǔ)償技術(shù)。

經(jīng)過研究得知，因?yàn)槎坞娏鞯南辔徊灰粯樱谕獠抗收稀⒎洗蠓炔▌?dòng)與正常運(yùn)行的時(shí)候同樣也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)差流被引入保護(hù)裝置中，致使保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作。通過幾次的試驗(yàn)，為了使1150和1925電流互感器的各個(gè)相位差滿足規(guī)定的范圍，采用滯后補(bǔ)償及超前補(bǔ)償相結(jié)合的方法，再次調(diào)整了高壓側(cè)互感器Y/△轉(zhuǎn)換。

（4）經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)#1主變壓器差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作的原因，在經(jīng)過處理之后，運(yùn)行的安全性及可靠性明顯增強(qiáng)，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供了有力的保障。

（5）二次諧波制動(dòng)系數(shù)為12.13%，與規(guī)定的諧波制動(dòng)系數(shù)相比較，偏低15%～20%。這對變壓器空投有利，然而當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)故障的時(shí)候，有可能會(huì)導(dǎo)致主元件動(dòng)作時(shí)間延遲數(shù)毫秒，對實(shí)際運(yùn)行沒有損害。

參考文獻(xiàn)

[1]周勇．變壓器故障分析[J]．山東電力技術(shù)，2009．

[2]王雷．變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題分析[J]．科學(xué)教研，2010．

[3]佟為明，翟國富．低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng)[J]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000．

[4]陳立定，吳玉香，蘇開才．電氣控制與可編程控制器[J]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001．

作者簡介：孫紅軍（1969-），男，供職于大慶石化公司熱電廠，研究方向：熱能動(dòng)力。

（責(zé)任編輯：周瓊）