葉新鋒

（廣州恒運企業(yè)集團股份有限公司，廣東廣州 510730）

0 引言

恒運電廠位于廣州電力負荷中心，總裝機容量1 080 MW。其中#6、#7機組容量均為210 MW，主接線方式為發(fā)電機、主變壓器組單元制，各自配置一廠用變。原采用的發(fā)變組保護由于設計落后，本身存在設計缺陷，已發(fā)生過兩起因保護誤動而導致機組跳閘的事故。

1 運行方式

2013年6月10日，#6、#7機組負荷各帶160 MW，AGC投入。#7機組6 kV廠用VIIA、6 kV廠用VIIB、6 kV廠用VIIC段運行，6 kV廠用VIIC段電源開關601運行，電源開關602備用。

2 事故經(jīng)過

6月10日09：43，#7發(fā)電機突然跳閘，負荷到0，汽機跳閘，鍋爐MFT動作；“發(fā)變組差動保護動作”光字牌亮，6 kV廠用VIIA、VIIB段自投正常，6 kV廠用VIIC段電源開關601跳閘，6 kV廠用VIIC段母線失壓。

事后，檢查#7機廠用電系統(tǒng)，在6 kV廠用電室檢查發(fā)現(xiàn)601開關“速斷保護”動作，601開關跳閘，外部檢查無異常。進一步的檢查發(fā)現(xiàn)6013刀閘開關柜本體鼓起，拆下6013刀閘開關柜后蓋板進行檢查，發(fā)現(xiàn)柜內的地面有一只死老鼠，而6013刀閘C相下觸頭與柜體內殼體有放電痕跡，C相觸頭有小部分熔損；查閱故障錄波器，發(fā)現(xiàn)#7機組廠用變A分支三相電流在短路故障時有三相電流突變和三相電壓降低的現(xiàn)象。

3 原因分析

3.1 保護配置情況

#7機組發(fā)變組保護裝置是選用國電南自公司的WFBZ-01保護，該發(fā)變組差動保護設計原理采用的是不完全差動接線，主變高壓側、發(fā)電機中心點CT均采用星型接線、減極性接法，差動保護范圍為主變高壓側CT到發(fā)電機中性點CT，保護接線方式如圖1所示[1]（不含虛線部分）。

圖1 接線方式

3.2 保護動作問題分析

3.2.1 動作原因分析

事故發(fā)生后，現(xiàn)場檢查，6013刀閘開關柜內的地面發(fā)現(xiàn)有一只死老鼠，6013刀閘C相下觸頭與柜體內殼體有放電痕跡。分析是老鼠竄入6013刀閘開關柜內引起6 kV廠用VIIC段三相短路（從601開關的故障錄波可以看出，三相短路故障應發(fā)生在601開關的饋線部分，事后檢查故障電流約為12 000 A），雖然6 kV廠用VIIC段電源進線開關601“速斷保護”動作跳閘，但由于6 kV廠用VIIC段短路相當于#7廠用變低壓側短路故障，發(fā)變組差動保護中有差流，差動保護動作先于601速斷保護動作，使機組保護動作全停。定值設定范圍和實際設定定值如表1所示。

表1 保護動作定值

3.2.2 WFBZ-01發(fā)變組保護方程和定值[2]

比例制動動作方程：Id-Iq＞Kz(Iz-Izq)

Izq為拐點電流、Iq為啟動電流、Id為差電流、Iz為和電流、Kz為比例系數(shù)。

二次諧波制動動作方程：KcId＞Id.2w

Kc為二次諧波制動比，Id為基波差電流，Id.2w為二次諧波電流。

3.3 分析結論

按照WFBZ-01發(fā)變組保護設計，當發(fā)變組主回路在主變高壓側CT1和發(fā)電機中性CT2之間發(fā)生三相短路、兩相短路及兩相接地短路時，保護均能正確動作。當廠用6 kV系統(tǒng)發(fā)生接地故障時（如圖1示接地點），雖然故障點在發(fā)變組保護范圍之外，但是發(fā)變組差動保護回路中仍存在差流，當差流達到保護動作值時，保護動作機組跳閘。主要原因是發(fā)變組差動保護在設計中未考慮將廠用分支作為差動制動回路，發(fā)變組差動保護始終會搶先動作，原有的設計上無法避免本次區(qū)外誤動，這是屬于設計上的缺陷。

4 對策措施

4.1 臨修對策措施

針對該設計缺陷，可在本次停機時，進行臨時改造。對發(fā)變組差動保護重新設計，在廠用變高壓側加裝一組CT，與廠用變本身差動保護交差，將廠用分支電流引入發(fā)變組差動保護保護回路中，作為發(fā)變組差動保護制動回路。臨修改造接線方式如圖1所示（包括虛線部分）。

4.1.1 臨修設備參數(shù)選型

本次臨修改造在設備參數(shù)及選型方面，主變高壓側CT、發(fā)電機側CT保持不變，增加了廠用變高壓側CT。根據(jù)差動保護設備選型原則和實際情況，廠用變高壓側CT參數(shù)與發(fā)電機側CT參數(shù)相同。設備參數(shù)選型如表2所示。

表2 臨修改造設備參數(shù)

4.1.2 臨修保護整定

選用比率差動原理的差動保護，涌流閉鎖判據(jù)選二次諧波制動。

（1）最小動作電流整定：

Iop.0=0.4Ie=0.95 A。

（2）起始制動電流整定：

Ires.0=1.0Ie=2.386 A。

（3）動作特性折線斜率整定：

（4）差動保護靈敏度校驗：

（5）二次諧波制動系數(shù)Nec的整定：

Nec=差電流中二次諧波電流分量/基波電流分量=0.2。

（6）差動速斷電流整定：

Iop.sd=5Ie=11.93 A。

（7）差流速斷保護靈敏度校驗：

差動保護出口瞬時動作于“全停”。

（8）差流越限：建議取（0.3-0.6）Iop.0，電流I=0.4×0.95=0.38 A，時間t=5 s出口動作于“發(fā)信”。

保護臨時改造后，廠用6 kV側母線及下級支路發(fā)生短路故障時，發(fā)電機和系統(tǒng)提供的短路電流與廠用分支電流互相抵消，發(fā)變組差動可靠制動，不會發(fā)生區(qū)外誤動。

4.2 保護升級改造對策

4.2.1 升級改造依據(jù)及保護選型

根據(jù)電力系統(tǒng)要求，2002年初國家電力公司頒發(fā)了138號文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》繼電保護實施細則，電力繼電保護要求雙重化配置。#7發(fā)變組保護裝置是選用國電南自公司的WFBZ-01保護，已難達到細則要求，#7機組發(fā)變組保護裝置應當進行升級改造。根椐#7發(fā)變組實際情況和詳細調研，建議選型南瑞RCS-985A型成套保護裝置。原理圖如圖2所示。

圖2 RCS-985A發(fā)變組差動原理圖

如圖2所示，發(fā)變組單元三塊屏配置，A、B屏配置兩套RCS-985A，分別取自不同的TA，每套RCS-985A包括一個發(fā)變組單元全部電量保護，C屏配置非電量保護裝置、失靈啟動、非全相保護，其是發(fā)變組差動保護把廠用變及兩側低壓分支均納入了發(fā)變組差動保護范圍。

4.2.2 RCS-985A比例差動保護特性及參數(shù)定義[3]

RCS-985A型發(fā)變組差動保護采用的是比率差動保護，其保護動作特性如圖3所示。

RCS-985A比率差動動作方程如下：

圖3 比率差動保護的動作特性

其中Id為差動電流，Ir為制動電流，Icdqd為差動電流起動定值，Ie為額定電流。

電流各側定義：對于發(fā)電機變壓器差動，I1、I2、I3、、I4分別為主變高壓側、發(fā)電機中性點側、廠用變低壓側A、B分支電流，I5未定義。

比率制動系數(shù)定義：

Kbl為比率差動制動系數(shù)，Kb1r為比率差動制動系數(shù)增量；Kb11為起始比率差動斜率，定值范圍為0.05～0.15，現(xiàn)Kb11取0.10；Kb12為最大比率差動斜率，定值范圍為0.50～0.80，現(xiàn)Kb12取0.70；n為最大斜率時的制動電流倍數(shù)，固定取6。

保護升級更換后，取值按設計要求，能更為絕底地解決發(fā)變組差動保護缺陷問題，滿足了繼電保護實際運行中的需要，同時也符合《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》繼電保護實施細則和電力繼電保護要求雙重化配置要求。

5 結語

這次事故的處理過程說明，運行中加強設備重要保護的管理和分析，對防止設備的保護誤動作、減少機組非計劃停運次數(shù)和保障機組的長期安全運行均有著非常重要的意義。根據(jù)電廠的實際情況和繼電保護實施細則的具體要求，#7機組保護應當進行發(fā)變組保護臨修和全面升級更換。按保護設計及兄弟電廠保護改造經(jīng)驗，#7機組通過上述方案改造后，運行參數(shù)能達到設計要求，能保證機組安全穩(wěn)定運行。

［1］王維儉.發(fā)電機變壓器繼電保護應用［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［3］NARI-RELAYS.RCS-985發(fā)電機變壓器組成套保護裝置說明書［Z］.南京南瑞繼保電氣有限公司，2004.