機(jī)端TA故障致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分析及預(yù)防

宋俊峰，曹建民，李 沛，吳躍恒

（1.國家電投集團(tuán)河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002；2.河南能信熱電有限公司，河南 許昌 461000）

機(jī)端TA故障致主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分析及預(yù)防

宋俊峰1，曹建民1，李 沛2，吳躍恒2

（1.國家電投集團(tuán)河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002；2.河南能信熱電有限公司，河南 許昌 461000）

介紹了某電廠因發(fā)電機(jī)機(jī)端TA二次引出線燒斷而引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的事故，分析了保護(hù)裝置的動(dòng)作情況和TA二次線燒斷的原因，提出了整改措施。為避免TA運(yùn)行時(shí)二次側(cè)開路事故，從開路原因和設(shè)備維護(hù)上提出了合理化建議。

主變；差動(dòng)保護(hù)；TA二次引出線；滅磁開關(guān)

0 引言

某電廠2臺210 MW汽輪發(fā)電機(jī)組采用發(fā)變組單元接線。1號機(jī)組于2008年9月并網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組配置許繼WFB-800型微機(jī)發(fā)變組成套保護(hù)裝置，電氣量保護(hù)按A，B柜雙重化配置，A，B柜均配置了1套發(fā)電機(jī)電氣量保護(hù)WFB-801和主變電氣量保護(hù)WFB-802。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配置了4組套入式TA（1TA-4TA），機(jī)端配置了5組套入式TA（5TA-9TA）。其中，中性點(diǎn)1TA（2TA）與機(jī)端8TA（9TA）構(gòu)成了B（A）柜發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)，機(jī)端8TA（9TA）分別與220 kV出線側(cè)TA、高廠變高壓側(cè)TA的不同二次繞組構(gòu)成了B（A）柜主變差動(dòng)保護(hù)。2015-06-16，在該廠1號機(jī)組運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)機(jī)端A相8TA二次引出線燒斷，保護(hù)B柜主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，出口開關(guān)跳閘，解列停機(jī)。

1 事故經(jīng)過和現(xiàn)場處理

2015-06-16，電廠1號 機(jī) 組 有 功 負(fù) 荷181 MW，無功負(fù)荷113 Mvar，發(fā)電機(jī)出口電壓16 kV，三相定子電流分別為7 630 A，7 724 A，7 742 A，機(jī)組正常運(yùn)行。22：25，1號機(jī)組主變高壓側(cè)開關(guān)和滅磁開關(guān)跳閘，主汽門關(guān)閉，6 kV廠用電自動(dòng)切換，CRT（顯示器）顯示“發(fā)電機(jī)差動(dòng)回路斷線”、“主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”光字牌。檢查保護(hù)動(dòng)作情況，發(fā)變組保護(hù)A柜無信號發(fā)出。

22：24：37：947，保護(hù)B柜WFB-801裝置報(bào)“機(jī)端TA斷線”，閉鎖發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)。事故報(bào)告如表1所示。

表1 WFB-801裝置事故報(bào)告

22：25：22：848，保護(hù)B柜WFB-802裝置報(bào)“主變比率差動(dòng)保護(hù)A相動(dòng)作”，致機(jī)組全停。事故報(bào)告如表2所示。

表2 WFB-802裝置事故報(bào)告

檢查發(fā)電機(jī)、主變、高廠變一次系統(tǒng)無異常，根據(jù)現(xiàn)場檢查情況和保護(hù)動(dòng)作情況（保護(hù)A柜沒有動(dòng)作信號發(fā)出，且機(jī)端A相TA無二次電流），分析故障點(diǎn)可能出在機(jī)端TA回路。在打開機(jī)端A相第8組TA二次接線盒后，發(fā)現(xiàn)該組TA二次引線在接線端處燒斷，套在螺栓上的接線環(huán)已燒熔附著在螺栓上，接線環(huán)上下均未使用墊片，直接用螺母緊固。事故現(xiàn)場照片如圖1所示。

圖1 TA二次線燒斷情況

對燒斷的二次引線進(jìn)行更換，并對該相TA進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)、直流電阻測試、絕緣測試，數(shù)據(jù)全部合格后，1號發(fā)變組恢復(fù)備用，機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)。

2 保護(hù)裝置動(dòng)作分析

2.1 發(fā)電機(jī)差動(dòng)回路TA斷線動(dòng)作分析

基本參數(shù)：發(fā)電機(jī)Ie=9 056 A，TA變比12 000/5，二次側(cè)In=3.773 A。

許繼WFB-801裝置發(fā)電機(jī)差動(dòng)回路TA斷線判據(jù)為：當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于0.15倍的額定電流時(shí)，啟動(dòng)TA斷線判別程序。

在同時(shí)滿足下列條件時(shí)，認(rèn)為TA斷線：

（1） 本側(cè)三相電流中至少一相電流不變；

（2） 最大相電流小于1.2倍的額定電流；

（3） 本側(cè)三相電流中至少有一相電流為0。

該廠差動(dòng)回路TA斷線保護(hù)投入情況為：保護(hù)投退控制為保護(hù)投入，取1；TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)功能選擇投入。

依據(jù)發(fā)電機(jī)TA斷線判據(jù)和動(dòng)作報(bào)告分析，TA斷線動(dòng)作并閉鎖發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為正確。

2.2 主變差動(dòng)保護(hù)定值及保護(hù)動(dòng)作分析

主變差動(dòng)保護(hù)基本參數(shù)如表3所示。

表3 主變差動(dòng)保護(hù)基本參數(shù)

許繼WFB-802裝置主變比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作方程為：

其中：Iop為差動(dòng)電流，Iop.0為差動(dòng)最小動(dòng)作電流整定值，Ires為制動(dòng)電流，Ires.0為最小制動(dòng)電流整定值，S為比率制動(dòng)特性斜率，In為基準(zhǔn)側(cè)電流互感器的額定二次電流。

在該次事件中，最小動(dòng)作電流值按躲過正常變壓器額定負(fù)載時(shí)的最大不平衡電流整定，該廠實(shí)取Iop.min=0.4 In=1.53 A；起始制動(dòng)電流值該廠按主變高壓側(cè)額定電流整定Ires.0=3.817 A。根據(jù)主變比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)原理和動(dòng)作報(bào)告分析認(rèn)為，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作行為正確。

根據(jù)河南電力試驗(yàn)研究院下發(fā)的“TA斷線保護(hù)”定值和TA斷線保護(hù)判據(jù)，TA斷線側(cè)最大相電流為3.37 A，保護(hù)設(shè)定額定電流為2.007 A，最大相電流大于1.2倍的額定電流，TA斷線保護(hù)不動(dòng)作，因此不閉鎖主變差動(dòng)保護(hù)。這就是發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線未閉鎖主變差動(dòng)保護(hù)的原因。

3 TA二次開路原因分析

根據(jù)發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作報(bào)告及故障后現(xiàn)場檢查情況分析，事故原因和現(xiàn)場不符合項(xiàng)如下。

（1） 設(shè)備安裝期間，A相TA二次引出線施工工藝差，質(zhì)量不到位，線芯受損，造成引線在接線端處燒斷，是引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的主要原因。施工人員在施工中剝線和做彎的力度控制不當(dāng)，造成內(nèi)部線芯受損，并且受損部位被電纜絕緣皮和線號管遮擋，使得檢修人員在歷次機(jī)組檢修過程中均未發(fā)現(xiàn)此隱患。

（2） 發(fā)電機(jī)出線罩區(qū)域振動(dòng)大，電纜接線頭長期在高頻振動(dòng)中反復(fù)扭折，加劇了電纜受損程度，也是引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的另一個(gè)重要原因。

（3） 接線環(huán)燒熔附著在螺栓上。分析原因是A 相TA二次側(cè)引出線接線環(huán)與接線柱連接時(shí)未使用墊片，直接用螺母進(jìn)行緊固壓接（檢查發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)各TA均為此種接線方式）。在機(jī)組運(yùn)行期間由于出線罩處振動(dòng)的原因，緊固螺母會(huì)松動(dòng)，導(dǎo)線接觸面積減小，接觸電阻增加，造成接線環(huán)發(fā)熱，最終接線環(huán)燒熔附著在螺栓上。此外，在事故處理時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)TA所處環(huán)境散熱效果差，實(shí)測接線盒溫度高于60 ℃，這種情況會(huì)加重二次引出線氧化程度，引起設(shè)備不正常發(fā)熱。

4 事故整改措施

（1） 對發(fā)變組保護(hù)回路以及重要輔機(jī)的TA二次引線進(jìn)行了排查，重點(diǎn)是檢查電纜有無損傷、電纜接線環(huán)與接線柱連接方式是否符合規(guī)范，接線環(huán)繞向是否符合規(guī)定（應(yīng)為順時(shí)針方向）。對檢查出有損傷的電纜進(jìn)行更換，并在電纜接線環(huán)與接線柱連接時(shí)使用墊片，增大接觸面積。

（2） 將二芯硬電纜更換為多股軟銅線，增加電纜的韌性，減小機(jī)組振動(dòng)對接線端子的影響。

（3） 改善TA工作環(huán)境，降低接線端子盒溫度，以減小溫差變化對設(shè)備產(chǎn)生的劣化。

5 建議

目前我國已投產(chǎn)或在建機(jī)組均為大容量機(jī)組，發(fā)電機(jī)、變壓器容量都很大，TA變比也很大。當(dāng)TA二次側(cè)線圈開路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，損壞二次電纜和保護(hù)裝置，甚至引發(fā)火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅電廠的安全運(yùn)行，因此要盡量避免此類事故的發(fā)生。

從近幾年因TA故障導(dǎo)致的安全事故來看，造成TA二次側(cè)開路的原因主要有施工工藝不當(dāng)、試驗(yàn)人員工作失誤和設(shè)備質(zhì)量存在缺陷等。為防止TA發(fā)生故障，從開路的原因和設(shè)備日常維護(hù)上考慮，提出以下建議。

（1） 設(shè)備廠家提高制造質(zhì)量，防止出廠設(shè)備帶有先天性缺陷。

（2） 設(shè)備安裝期間施工人員要按照標(biāo)準(zhǔn)提高施工工藝，業(yè)主方加強(qiáng)對施工工藝的監(jiān)督檢查。

（3） 室外端子箱、TA接線盒內(nèi)的端子排螺絲和墊片要采用鍍鋅螺絲，防止因受潮生銹接觸不良。

（4） 在TA保護(hù)校驗(yàn)、預(yù)試等作業(yè)中，要進(jìn)行二次回路直阻測量。工作結(jié)束后，要復(fù)查電流回路連接片是否連接可靠、接線端子是否擰緊。在緊固端子時(shí)，用力要適當(dāng)，避免對線芯造成損壞。

（5） 建立對重要保護(hù)的TA二次回路的巡查制度，尤其是要將TA根部、就地TA端子箱和保護(hù)屏內(nèi)電流回路接線端子等部位納入重點(diǎn)巡視項(xiàng)目。

（6） 加強(qiáng)設(shè)備的遠(yuǎn)紅外測溫巡視，將TA二次回路測溫納入到定期工作中去，以便盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

（7） 利用發(fā)變組微機(jī)保護(hù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，開展定期監(jiān)測各差動(dòng)回路的采樣值，各相差動(dòng)電流、制動(dòng)電流，做好劣化分析。

1 張慧山.一起CT二次回路開路事故的分析［J］.電力安全技術(shù)，2013，15（2）：32-33.

2 唐芳軒.電流互感器故障使發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2004，32（1）：63-64.

2015-12-16；

2016-02-16。

宋俊峰（1975-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠電氣設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)工作，email：kfsjf19751220@163.com。

曹建民（1974-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)管理工作。

李 沛（1987-），女，工程師，主要從事發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)管理工作。

吳躍恒（1987-），男，工程師，主要從事發(fā)電廠安全技術(shù)管理工作。