主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作故障分析與處理

傅鐵軍

（晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作故障分析與處理

傅鐵軍

（晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

GT-801B型主變保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作告警情況，分析故障原因，為其他型號(hào)主變保護(hù)處理類(lèi)似的故障提供參考。

DGT-801B主變保護(hù)；波形；差流越限；TA斷線；LCI

0 前言

晉江某燃?xì)怆姀S是福建LNG總體項(xiàng)目的10個(gè)子項(xiàng)目之一，屬于國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。一期建設(shè)規(guī)模為1528 MW，配4臺(tái)F級(jí)（382 MW）燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，總投資約50億元。1#機(jī)于2009年1月投產(chǎn)，一期工程于2010年10月全部竣工。晉江燃?xì)怆姀S是福建“十一五”重要電源點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，它的建設(shè)有利于能源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展，對(duì)優(yōu)化福建能源結(jié)構(gòu)，改善電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件，減少環(huán)境污染，增強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)峰能力，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展等，均具有重要意義。

4臺(tái)F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，屬于GE STAG 109FA SS（S109FA）系列。每套機(jī)組由1臺(tái)PG9351FA型燃?xì)廨啓C(jī)、1臺(tái)D10蒸汽輪機(jī)、1臺(tái)390H型發(fā)電機(jī)和1臺(tái)NG-109FAR型余熱鍋爐組成。4臺(tái)主變壓器保護(hù)均配備為某國(guó)企的DGT-801B型數(shù)字式微機(jī)保護(hù)裝置，采用雙重化配置。發(fā)電機(jī)采用美國(guó)通用電氣GE公司技術(shù)、哈電集團(tuán)制造的390H全氫氣冷卻發(fā)電機(jī)。勵(lì)磁系統(tǒng)采用6 kV廠用母線供勵(lì)磁變的EX2100靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)出口電壓為19 kV，經(jīng)發(fā)電機(jī)出口斷路器GCB與主變壓器相連接，以單元制形式接入220 kV系統(tǒng)。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，由GE提供型號(hào)為L(zhǎng)S2100的負(fù)荷變頻器LCI將發(fā)電機(jī)作為同步電機(jī)控制機(jī)組啟動(dòng)。發(fā)電機(jī)與主變壓器之間裝設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，廠用分支不裝設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)。在發(fā)電機(jī)與出口斷路器之間的主封母上裝設(shè)分支封母至發(fā)電機(jī)出口電壓互感器柜。廠用分支接于主變低壓側(cè)，機(jī)組正常啟停通過(guò)主變壓器倒送廠用電源，發(fā)電機(jī)由GCB同期并網(wǎng)，無(wú)需做廠用電切換操作，以適應(yīng)各種調(diào)峰運(yùn)行方式的要求。

1 故障現(xiàn)象

1#機(jī)組是于2009年1月投產(chǎn)運(yùn)行，保護(hù)裝置投運(yùn)已達(dá)7年之久，自2013年后，設(shè)備缺陷明顯上升，裝置內(nèi)部問(wèn)題開(kāi)始突出，設(shè)備板件（包括CPU模塊損壞、板件通道異常、濾波模塊故障、出口I/O板件繼電器老化、大背板老化、液晶控制板故障、保護(hù)繼電器老化、二極管失靈等），其中CPU板件故障、保護(hù)信號(hào)及出口I/O故障比例占總故障量的75%以上，主要原因?yàn)殡娮釉臀⑿屠^電器老化。為此，于2015年8月對(duì)1#機(jī)主變壓器保護(hù)裝置進(jìn)行CPU板升級(jí)改造工作。

該項(xiàng)工作升級(jí)完成后，1#機(jī)組遠(yuǎn)方監(jiān)視后臺(tái)分別于8月13日、21日、28日，在1#機(jī)組發(fā)啟機(jī)令瞬間報(bào)“1#主變壓器保護(hù)B屏告警”信號(hào)，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)屏無(wú)任何告警記錄，現(xiàn)場(chǎng)查看保護(hù)屏的各支路電流、電壓均正常，差動(dòng)回路差流也顯示正常。

2 問(wèn)題分析

因該類(lèi)故障發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)任何告警記錄，無(wú)法及時(shí)判斷故障發(fā)生的原因。初步分析有：①出口I/O板誤報(bào)信號(hào)。②一些報(bào)警信號(hào)，保護(hù)裝置不會(huì)啟動(dòng)錄波和記錄功能。經(jīng)與廠家溝通和分析，初步判斷為“差動(dòng)啟動(dòng)告警”存在問(wèn)題，因該類(lèi)告警發(fā)信時(shí)，保護(hù)裝置不會(huì)啟動(dòng)錄波和自動(dòng)記錄。初步將該類(lèi)告警信號(hào)接入機(jī)組故障錄波器，在下次發(fā)信時(shí)確保有波形數(shù)據(jù)，便于分析與處理。

2.1 后續(xù)數(shù)據(jù)及波形

（1）變壓器差動(dòng)保護(hù)原始資料。廠變高壓側(cè)電壓19 kV，CT變比1000/5，一次接線角形，二次接線星形。

廠變低壓A分支側(cè)電壓6.3 kV，CT變比2500/5，一次接線星形，二次接線星形。

廠變低壓B分支側(cè)電壓6.3 kV，CT變比2500/5，一次接線星形，二次接線星形。

變壓器接線方式：Y/△-11，差動(dòng)保護(hù)基準(zhǔn)側(cè)：19 kV，廠變低壓側(cè)平衡系數(shù)：0.479。

（2）主變壓器差動(dòng)保護(hù)定值。啟動(dòng)電流Iq＝1.52 A，拐點(diǎn)電流Ig＝2.13 A，額定電流Ie＝3.04 A，速斷倍數(shù)Ics＝5，比率制動(dòng)系數(shù)Kz＝0.4，二次諧波制動(dòng)比Kc＝0.15，差流越限定值（1/3）×Iq＝0.507 A。

（3）廠變差動(dòng)保護(hù)故障錄波波形。（圖1）。

①?gòu)S變高壓側(cè)三相電流波形（保護(hù)裝置錄波）：

廠變高壓側(cè)三相電流波形（機(jī)組故障錄波器錄波），圖2。

②廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（保護(hù)裝置錄波），圖3。

廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（機(jī)組故障錄波器錄波），圖4。

③廠變低壓側(cè)B分支三相電流波形（保護(hù)裝置錄波），圖5。

④廠變差動(dòng)保護(hù)三相差流波形（保護(hù)裝置錄波），圖6。

圖1 廠變高壓側(cè)三相電流波形（保護(hù)裝置錄波）

圖2 廠變高壓側(cè)三相電流波形（機(jī)組故障錄波）

2.2 廠變差動(dòng)差流越限及TA斷線動(dòng)作分析

（1）工況。1#發(fā)電機(jī)在發(fā)電運(yùn)行，當(dāng)1#LCI開(kāi)始拖動(dòng)4#發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，1#高廠變差動(dòng)保護(hù)報(bào)差流越限信號(hào)和TA斷線信號(hào)。

（2）原因。1#發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行時(shí)，廠變A分支側(cè)三相電流為0.4 A，廠變高壓側(cè)三相電流為0.7 A；當(dāng)1#LCI開(kāi)始拖動(dòng)4#發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，廠變A分支側(cè)出現(xiàn)一個(gè)類(lèi)似涌流特性的電流（含有大量的直流分量、二次諧波和三次諧波含量），并且三相電流嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)，Ia＝0.6 A，Ib＝3.1 A，Ic＝2.9 A。同時(shí)廠變高壓側(cè)三相電流也伴隨有類(lèi)似的電流突變現(xiàn)象，Ia＝1.9 A，Ib＝3.1 A，Ic＝1.5 A。

圖3 廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（保護(hù)裝置錄波）

圖4 廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（機(jī)組故障錄波）

圖5 廠變低壓側(cè)B分支三相電流波形

圖6 廠變差動(dòng)保護(hù)三相差流波形

由于廠變A分支側(cè)、廠變高壓側(cè)三相電流的同時(shí)突變，并且嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)，造成高廠變差動(dòng)保護(hù)三相差流的出現(xiàn)，A相差流0.12～0.27 A，B相差流0.515～0.57 A，C相差流0.13～0.27 A，最大差流只出現(xiàn)在B相，且剛好大于差流越限定值0.507 A，處于臨界狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間較短（機(jī)組故障錄波器錄波時(shí)刻為10-28-7h33＇17＂697，電流突變時(shí)刻為7h33＇17＂894，保護(hù)裝置錄波時(shí)刻為10-28-7h33＇18＂514，在此過(guò)程中，整個(gè)故障電流持續(xù)時(shí)間約為600 ms），故保護(hù)裝置報(bào)出差流越限信號(hào)和TA斷線信號(hào)。

3 結(jié)論

此次保護(hù)裝置報(bào)差流越限信號(hào)和TA斷線信號(hào)是在保護(hù)程裝置程序升級(jí)后不久發(fā)生的，經(jīng)廠家人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)分析，確定新版本差動(dòng)保護(hù)的差流越限和TA斷線發(fā)信的延時(shí)都是0.5 s，而之前版本差動(dòng)保護(hù)的差流越限和TA斷線發(fā)信的延時(shí)都是10 s，所以現(xiàn)場(chǎng)裝置自投運(yùn)后到保護(hù)程序升級(jí)前，差流越限和TA斷線從未報(bào)過(guò)信號(hào)。為此，需重新將該兩個(gè)保護(hù)定值改回原程序的10 s，以躲過(guò)LCI拖動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)瞬間的諧波含量，確保機(jī)組能夠正常運(yùn)行。

［1］國(guó)電南自公司主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析材料[S].國(guó)電南自公司.

〔編輯王永洲〕

TM623.3

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.07