主變差動保護動作故障分析與處理

傅鐵軍

（晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

主變差動保護動作故障分析與處理

傅鐵軍

（晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建晉江362251）

GT-801B型主變保護裝置差動保護動作告警情況，分析故障原因，為其他型號主變保護處理類似的故障提供參考。

DGT-801B主變保護；波形；差流越限；TA斷線；LCI

0 前言

晉江某燃氣電廠是福建LNG總體項目的10個子項目之一，屬于國家重點建設項目。一期建設規(guī)模為1528 MW，配4臺F級（382 MW）燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，總投資約50億元。1#機于2009年1月投產(chǎn)，一期工程于2010年10月全部竣工。晉江燃氣電廠是福建“十一五”重要電源點建設項目，它的建設有利于能源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展，對優(yōu)化福建能源結(jié)構(gòu)，改善電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)和運行條件，減少環(huán)境污染，增強電網(wǎng)的調(diào)峰能力，促進地方經(jīng)濟發(fā)展等，均具有重要意義。

4臺F級燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，屬于GE STAG 109FA SS（S109FA）系列。每套機組由1臺PG9351FA型燃氣輪機、1臺D10蒸汽輪機、1臺390H型發(fā)電機和1臺NG-109FAR型余熱鍋爐組成。4臺主變壓器保護均配備為某國企的DGT-801B型數(shù)字式微機保護裝置，采用雙重化配置。發(fā)電機采用美國通用電氣GE公司技術、哈電集團制造的390H全氫氣冷卻發(fā)電機。勵磁系統(tǒng)采用6 kV廠用母線供勵磁變的EX2100靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。正常運行時，發(fā)電機出口電壓為19 kV，經(jīng)發(fā)電機出口斷路器GCB與主變壓器相連接，以單元制形式接入220 kV系統(tǒng)。在機組啟動過程中，由GE提供型號為LS2100的負荷變頻器LCI將發(fā)電機作為同步電機控制機組啟動。發(fā)電機與主變壓器之間裝設斷路器和隔離開關，廠用分支不裝設斷路器和隔離開關。在發(fā)電機與出口斷路器之間的主封母上裝設分支封母至發(fā)電機出口電壓互感器柜。廠用分支接于主變低壓側(cè)，機組正常啟停通過主變壓器倒送廠用電源，發(fā)電機由GCB同期并網(wǎng)，無需做廠用電切換操作，以適應各種調(diào)峰運行方式的要求。

1 故障現(xiàn)象

1#機組是于2009年1月投產(chǎn)運行，保護裝置投運已達7年之久，自2013年后，設備缺陷明顯上升，裝置內(nèi)部問題開始突出，設備板件（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、保護繼電器老化、二極管失靈等），其中CPU板件故障、保護信號及出口I/O故障比例占總故障量的75%以上，主要原因為電子元件和微型繼電器老化。為此，于2015年8月對1#機主變壓器保護裝置進行CPU板升級改造工作。

該項工作升級完成后，1#機組遠方監(jiān)視后臺分別于8月13日、21日、28日，在1#機組發(fā)啟機令瞬間報“1#主變壓器保護B屏告警”信號，檢修人員現(xiàn)場檢查保護屏無任何告警記錄，現(xiàn)場查看保護屏的各支路電流、電壓均正常，差動回路差流也顯示正常。

2 問題分析

因該類故障發(fā)生時，現(xiàn)場無任何告警記錄，無法及時判斷故障發(fā)生的原因。初步分析有：①出口I/O板誤報信號。②一些報警信號，保護裝置不會啟動錄波和記錄功能。經(jīng)與廠家溝通和分析，初步判斷為“差動啟動告警”存在問題，因該類告警發(fā)信時，保護裝置不會啟動錄波和自動記錄。初步將該類告警信號接入機組故障錄波器，在下次發(fā)信時確保有波形數(shù)據(jù)，便于分析與處理。

2.1 后續(xù)數(shù)據(jù)及波形

（1）變壓器差動保護原始資料。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，差動保護基準側(cè)：19 kV，廠變低壓側(cè)平衡系數(shù)：0.479。

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

（3）廠變差動保護故障錄波波形。（圖1）。

①廠變高壓側(cè)三相電流波形（保護裝置錄波）：

廠變高壓側(cè)三相電流波形（機組故障錄波器錄波），圖2。

②廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（保護裝置錄波），圖3。

廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（機組故障錄波器錄波），圖4。

③廠變低壓側(cè)B分支三相電流波形（保護裝置錄波），圖5。

④廠變差動保護三相差流波形（保護裝置錄波），圖6。

圖1 廠變高壓側(cè)三相電流波形（保護裝置錄波）

圖2 廠變高壓側(cè)三相電流波形（機組故障錄波）

2.2 廠變差動差流越限及TA斷線動作分析

（1）工況。1#發(fā)電機在發(fā)電運行，當1#LCI開始拖動4#發(fā)電機運行時，1#高廠變差動保護報差流越限信號和TA斷線信號。

（2）原因。1#發(fā)電機發(fā)電運行時，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1#LCI開始拖動4#發(fā)電機運行時，廠變A分支側(cè)出現(xiàn)一個類似涌流特性的電流（含有大量的直流分量、二次諧波和三次諧波含量），并且三相電流嚴重不對稱，Ia＝0.6 A，Ib＝3.1 A，Ic＝2.9 A。同時廠變高壓側(cè)三相電流也伴隨有類似的電流突變現(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（保護裝置錄波）

圖4 廠變低壓側(cè)A分支三相電流波形（機組故障錄波）

圖5 廠變低壓側(cè)B分支三相電流波形

圖6 廠變差動保護三相差流波形

由于廠變A分支側(cè)、廠變高壓側(cè)三相電流的同時突變，并且嚴重不對稱，造成高廠變差動保護三相差流的出現(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)時間較短（機組故障錄波器錄波時刻為10-28-7h33＇17＂697，電流突變時刻為7h33＇17＂894，保護裝置錄波時刻為10-28-7h33＇18＂514，在此過程中，整個故障電流持續(xù)時間約為600 ms），故保護裝置報出差流越限信號和TA斷線信號。

3 結(jié)論

此次保護裝置報差流越限信號和TA斷線信號是在保護程裝置程序升級后不久發(fā)生的，經(jīng)廠家人員對現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)分析，確定新版本差動保護的差流越限和TA斷線發(fā)信的延時都是0.5 s，而之前版本差動保護的差流越限和TA斷線發(fā)信的延時都是10 s，所以現(xiàn)場裝置自投運后到保護程序升級前，差流越限和TA斷線從未報過信號。為此，需重新將該兩個保護定值改回原程序的10 s，以躲過LCI拖動機組啟動瞬間的諧波含量，確保機組能夠正常運行。

［1］國電南自公司主變差動保護動作分析材料[S].國電南自公司.

〔編輯王永洲〕

TM623.3

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.07