某電廠#2主變差動保護動作分析及整改

寧龍光

（廣州粵能電力科技開發有限公司，廣東 廣州 510000）

1 事件簡述

2018年04月26日23時17分34秒，調試單位在進行#2燃機甩負荷試驗時，通過TCS系統手動斷開#2燃機發電機出口開關802后，#2燃機發變組保護D屏主變差動保護動作。保護動作報告如圖1所示。

2 差動保護動作前電廠情況

主變接線方式為YNd11。主變差動CT變比：高壓側為1 200/1 A，發電機側為15 000/5 A。機端電壓為20kV，母線電壓為234kV，#2燃機負荷為285 MW，功率因素為0.99。

圖1 #2燃機主變D屏差動保護動作報告

3 主變差動動作分析

調試單位做甩負荷試驗時，通過TCS系統分開發電機出口開關802后，導致發變組保護D屏主變差動保護動作。這是不正確的行為。分析發變組保護D屏裝置錄波圖可知，保護動作時主變高低壓側電流相位正常，無其它變壓器保護動作和告警。檢查主變本體未見漏油痕跡，主變低壓套管和母線絕緣套管完好。主變油樣經化驗人員化驗色譜分析結果正常。因此，該次主變差動保護動作時，主變壓器本體無故障[1]。

分析發變組D屏動作報文記錄，當主變差動動作時，主變差動電流、制動電流及高壓側三相電流幅值均為0.56 A左右（二次值），相位正常。甩負荷時，#2燃機負荷為285 MW。經計算，此時主變高壓側二次電流為：

由式1可知，當#2燃機負荷處于285 MW時，主變高壓側電流為0.59 A，主變差動保護動作的差流值正處于該值附近。通過與發變組廠家溝通可知，該主變差動保護在配置上為避免在發電機側發生故障時，其他保護跳開GCB后，導致主變差動動作擴大事故范圍，同時考慮發電機在SFC啟動以及后續其他實驗等情況時可能引起主變差動保護非正常動作，以GCB斷開作為發電機退出運行的標志。當GCB開關合閘位置消失時，主變差動保護瞬時將機端電流置0處理，不再將機端電流計入主變差動保護的差流計算。圖2為發變組保護D屏裝置錄波圖。由圖2可知，上側畫紅線處為發電機出口開關變位時刻，下側紅線處為保護CPU動作時刻，兩者間隔時間約19 ms。即裝置在保護動作前19 ms收到機端GCB變位后，將機端電流置0不再計入主變差動保護差流計算。實驗時，機端電流較大，計算后差流大于保護定值，約19 ms后保護動作跳閘。因此，初步分析是保護裝置采集電流不同步且高壓側電流采集滯后導致了主變差動保護誤動作。

4 整改措施

由于該主變差動保護動作是發電機出口開關合閘位置消失，導致保護瞬時閉鎖機端電流，不再將機端電流計算到主變差動保護，差流大于動作值導致保護動作所致。但若取消該判據（發電機出口開關合位消失，閉鎖機端電流），則會影響發電機啟動（燃機通過SFC裝置拖動到2 200轉附近，在拖動過程中發電機定子存在較大一次電流，若此時不屏蔽該電流則可能導致主變差動誤動作）。因此，為主變差動保護能更可靠地動作，經電力調度部門和設備廠家同意，修改保護裝置主變差動保護功能邏輯配置，基于原有發電機出口開關合位，增加SFC隔離刀閘合位狀態，作為主變差流計算判別條件。當發電機出口開關和SFC隔離刀閘均處于分閘位置時，主變差動保護不閉鎖機端電流；若發電機出口開關處于分閘位置、SFC隔離刀閘處于合閘位置時（該狀態為發電機拖動狀態），主變差動保護閉鎖機端電流。通過計算，發電機負荷為285 MW時機端二次電流為：

圖2 #2燃機發變組保護D屏裝置錄波圖

各狀態具體分析如下（0為分閘狀態；1為合閘狀態）。

當SFC隔離刀閘狀態為0、GCB斷路器狀態為0時，向機端三相加2.8∠0° A的電流。觀察裝置，此時差流為0.588 A，保護動作，保護未閉鎖機端電流。但由于此狀態下發電機已脫離系統，主變處于倒送電狀態，實際運行情況下機端不可能存在電流，并且由于本次主變差動保護動作是發電機出口開關合位消失，保護閉鎖機端電流并且裝置采樣滯后所致，因此該狀態下取消發電機出口開關合位，閉鎖機端電流邏輯，增加SFC隔離開關位置，可確保主變差動保護在外界斷開發電機出口開關時，主變差動保護不誤動。

當SFC隔離刀閘狀態為0、GCB斷路器狀態為1時，向機端三相加2.8∠180° A的電流、高壓側三相加0.58∠-30° A的電流。該狀態模擬的是發電機正常運行時情況。該狀態下保護應可靠不動作，保護不應閉鎖機端電流。觀察裝置，此時差流為0 A，保護不動作未閉鎖機端電流，裝置反應正確。

當SFC隔離刀閘狀態為1、GCB斷路器狀態為0時，向機端三相加2.8∠0° A的電流。該狀態模擬的是發電機通過SFC啟動情況。該狀態下保護應可靠不動作，保護應可靠閉鎖機端電流[2]。觀察裝置，此時差流為0 A，保護不動作。裝置反應正確。

當SFC隔離刀閘狀態為1、GCB斷路器狀態為1時，向機端三相加2.8∠180° A的電流、高壓側三相加0.58∠-30° A的電流。該狀態為發電機非正常運行狀態，并且由于發電機出口開關柜各刀閘開關內部的聯鎖，SFC隔離開關和斷路器不可能同時合上，因此裝置應報開入異常，裝置反應正確。各狀態下主變差動保護動作情況如表1所示。主變差動保護定值：差動動作電流為0.3 A；制動電流為0.8 A；制動系數為0.5。

表1 各狀態下主變差動保護動作情況表

5 結 論

分析此次主變誤動作事件，發現了燃機發變組配置中主變差動保護邏輯的缺陷，并通現場分析和試驗改造，避免了發電機出口開關在分閘或者合閘過程中出現主變差動保護拒動或者誤動的情況。同時建議電網部門排查所有此類型接線的電廠。此次整改方案得到了業主和電網部門的認可和采納。