摘 要：變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要元件，在電網(wǎng)中的地位非常重要，因此需要給變壓器安裝可靠的保護(hù)裝置，隨著微機(jī)保護(hù)的不斷應(yīng)用，數(shù)字變壓器保護(hù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，許多電廠將保護(hù)改在為微機(jī)綜保，在保護(hù)器的改造過(guò)程中由于設(shè)計(jì)及施工廠家的失誤造成變壓器保護(hù)誤動(dòng)作的事故頻繁發(fā)生。由變壓器差動(dòng)保護(hù)引起的保護(hù)誤動(dòng)頻頻出現(xiàn)。當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，穿越性故障電流比正常運(yùn)行時(shí)要大的多，尤其短路電流中含有較大的非周期分量，如果有一側(cè)TA嚴(yán)重飽和或兩側(cè)TA飽和程度不一樣，就可能產(chǎn)生較大的不平衡電流，容易引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)[1]。

關(guān)鍵詞：主變；差動(dòng)保護(hù)；誤動(dòng)作

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.137

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及事故概況

某電廠變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后主要概況。7月25日16：40分電氣車間主控室事故報(bào)警器報(bào)警，#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，#1發(fā)電機(jī)出口001開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，#1發(fā)電機(jī)所有表計(jì)到零，廠用段后臺(tái)機(jī)全部黑屏，緊接著#2發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷到零，這時(shí)廠用系統(tǒng)已經(jīng)全部失電，正在運(yùn)行的#1、#2汽輪發(fā)電機(jī)停機(jī)，#1、#3鍋爐滅火。值長(zhǎng)立即安排電氣值班員檢查廠用段6KV備用電源603開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)603開(kāi)關(guān)沒(méi)有自投，即刻搶合603成功，廠用段全部帶電并恢復(fù)運(yùn)行系統(tǒng)用電。送電后，鍋爐車間值班干部安排操作工啟動(dòng)#1鍋爐風(fēng)機(jī)，并逐步投入煤粉升壓，同時(shí)組織#3鍋爐點(diǎn)火。17：30分，#1鍋爐主汽壓力升至3.0兆帕，17：40分#3鍋爐并入蒸汽系統(tǒng)。為確保蒸汽系統(tǒng)快速恢復(fù)，#1、#2汽輪機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)，在初步原因查明問(wèn)題集中在#1主變，21：01分#2汽輪機(jī)開(kāi)機(jī)并入系統(tǒng)發(fā)電。

2 事故原因分析

熱電廠全廠失電后，在與上級(jí)供電公司聯(lián)系中得知，在#1主變發(fā)生差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的同時(shí)，電網(wǎng)與電煉線同一條母線電百線零序動(dòng)作（A向瓷瓶擊穿，保護(hù)動(dòng)作，一次重合閘成功），電網(wǎng)出現(xiàn)大的波動(dòng)。

熱電廠廠用段失電事故發(fā)生前，#1鍋爐負(fù)荷89t/h，#3鍋爐負(fù)荷95t/h； #1發(fā)電機(jī)負(fù)荷6.0 MW，#2發(fā)電機(jī)負(fù)荷12.0 MW；#1機(jī)分支帶廠用一段，#2機(jī)分支帶廠用二段、零段。#1、#3鍋爐輔機(jī)分別由#1、#2發(fā)電機(jī)各帶一半。母聯(lián)開(kāi)關(guān)602投入運(yùn)行，母聯(lián)開(kāi)關(guān)601、6300備用，備用電源603開(kāi)關(guān)熱備用，

事故分析查找主要從三個(gè)方面展開(kāi)，即#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因；#2發(fā)電機(jī)分支6022開(kāi)關(guān)跳閘原因；外網(wǎng)電網(wǎng)波動(dòng)與本次事故的聯(lián)系。

3 主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因查找

3個(gè)月前對(duì)#1主變和#1發(fā)電機(jī)及#2主變和#2發(fā)電機(jī)保護(hù)方式進(jìn)行了技術(shù)改造后，保護(hù)由原來(lái)的電磁式改為ABB公司微機(jī)綜合保護(hù)。自投產(chǎn)以來(lái)#1主變和#1發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作頻繁，而#2主變和#2發(fā)電機(jī)保護(hù)運(yùn)行正常，因此懷疑#1主變和#1發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)本身有問(wèn)題，廠家一直判斷為是與綜合保護(hù)系統(tǒng)配套的設(shè)備、設(shè)施原因。本次事故后，懷疑綜保系統(tǒng)有問(wèn)題，聯(lián)系廠家，廠家仍然認(rèn)為是配套設(shè)備故障，故這次事故的徹底查找中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面試驗(yàn)檢查，試驗(yàn)內(nèi)容分為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)差動(dòng)向量試驗(yàn)旨在全面檢查與綜合保護(hù)配合的設(shè)備設(shè)施存在的問(wèn)題。

3.1 靜態(tài)試驗(yàn)

（1）對(duì)#1主變、發(fā)電機(jī)差動(dòng)接線回路進(jìn)行了全面檢查。結(jié)論：接線正確，回路絕緣完好。

（2）對(duì)5組電流互感器進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)論：合格。

（3）測(cè)試#1發(fā)電機(jī)定子絕緣、定子直流電阻、轉(zhuǎn)子阻抗、轉(zhuǎn)子直流電阻。結(jié)論：合格。

（4）測(cè)試#1主變本體絕緣、變比、直流電阻。結(jié)論：合格。對(duì)變壓器油做了閃點(diǎn)、水份等化驗(yàn)。結(jié)論：合格。主變介損、變壓器油色譜分析因克市地區(qū)沒(méi)試驗(yàn)單位，故未做。

（5）測(cè)試電壓互感器、斷路器、電抗器、避雷器、電纜。結(jié)論：合格。

3.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

為進(jìn)一步確認(rèn)綜保接線的準(zhǔn)確性，#1發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)正常后，帶電負(fù)荷4.0MW，進(jìn)行了差動(dòng)向量試驗(yàn)。結(jié)論：合格。

在靜態(tài)試驗(yàn)正常的情況下，廠家答應(yīng)來(lái)現(xiàn)場(chǎng)配合查找原因，經(jīng)確認(rèn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)頻繁動(dòng)的主要原因是ABB綜保裝置內(nèi)部設(shè)置時(shí)將主變接線形式設(shè)錯(cuò)及保護(hù)定值設(shè)置偏小引起。綜合保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部主變接線形式錯(cuò)誤。熱電廠主變中心點(diǎn)接地刀閘平時(shí)運(yùn)行時(shí)，按規(guī)定必須有一臺(tái)是接地的，廠家設(shè)為不接地。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)接地會(huì)產(chǎn)生很大的零序電流、勵(lì)磁涌流。當(dāng)時(shí)供電公司監(jiān)測(cè)到克網(wǎng)110kV母線上有瞬間接地短路發(fā)生，后來(lái)證實(shí)外網(wǎng)一條110kv線路距離零序保護(hù)動(dòng)作，重合閘一次成功。在電廠線路距離零序保護(hù)動(dòng)作及重合閘時(shí)，在電網(wǎng)中產(chǎn)生了很大成分的零序電流和高次諧波分量，在8月27日110kv側(cè)故障C相錄波中可以明顯看到，故障時(shí)，受其影響，C相電流反相，當(dāng)時(shí)1#主變中性點(diǎn)接地方式運(yùn)行，零序電流通過(guò)接地點(diǎn)直接流入主變，導(dǎo)致1#主變相位嚴(yán)重畸變，正常波形A、B、C三相相位角為120度，在事故時(shí)A、B、C三相相位角幾乎為0，達(dá)到瞬間同相，造成變壓器差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。

與供電公司聯(lián)系得知，#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)電網(wǎng)中一條110kv線路距離零序保護(hù)動(dòng)作，重合閘一次成功。將上級(jí)變電所的監(jiān)測(cè)濾波與熱電廠#1主變和濾波進(jìn)行比較分析，#1主變的波形與上級(jí)變電所監(jiān)測(cè)的波形一致，時(shí)間一致，因此#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作與外線零序動(dòng)作有關(guān)。

綜保定值設(shè)置偏小，為了避免因網(wǎng)上波動(dòng)等造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，在綜保設(shè)計(jì)中設(shè)置一個(gè)門檻差動(dòng)電流，實(shí)際差動(dòng)電流大于該電流時(shí)差動(dòng)保護(hù)才動(dòng)作，電調(diào)中心下的定值為1.15A，而ABB綜保裝置內(nèi)部換算后實(shí)際動(dòng)作值為0.45A，二者相差2.62倍，ABB綜保裝置廠家內(nèi)部換算錯(cuò)誤造成定值偏小是造成主變差動(dòng)動(dòng)作的另一個(gè)重要原因。

電流互感器飽和特性偏差影響測(cè)量準(zhǔn)確性[2]。#1發(fā)電機(jī)出口電流互感器1994年設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和投產(chǎn)，投產(chǎn)后到目前一直使用該電流互感器。事故發(fā)生后，對(duì)#1主變、發(fā)電機(jī)差動(dòng)五組電流互感器做了飽和特性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)6kV發(fā)電機(jī)側(cè)CT差動(dòng)線圈的飽和電壓是230V，而6kV分支CT的飽和電壓是180V，CT飽和度不同，在發(fā)生故障時(shí)，如果故障電流過(guò)大，則可能會(huì)出現(xiàn)一側(cè)CT飽和，一側(cè)CT不飽和，從而引起低壓側(cè)電流產(chǎn)生誤差[3]。

4 #2發(fā)電機(jī)分支開(kāi)關(guān)跳閘原因

由于#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，聯(lián)跳#1汽輪發(fā)電機(jī)組，廠用6kV一段失電，母聯(lián)開(kāi)關(guān)601自投，全廠的廠用電負(fù)荷轉(zhuǎn)到廠用6kV二段，致使#2分支6022開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作（分支保護(hù)定值為1332 A，延時(shí)1.9S，實(shí)際動(dòng)作值為1443A），造成廠用6kV失電，而此時(shí)備用電源603沒(méi)有自投，最終造成熱電廠全廠失電。

#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，#1分支6011開(kāi)關(guān)跳閘，其所帶6kV

廠用I段失電， 母聯(lián)開(kāi)關(guān)601自投，由于#1分支所帶的負(fù)荷（包括10臺(tái)高壓電機(jī)）轉(zhuǎn)到#2分支帶，此時(shí)#2分支帶熱電廠所有設(shè)備。在恢復(fù)對(duì)#1分支所帶設(shè)備供電時(shí)，設(shè)備自投啟動(dòng)電流很大，引起#2分支6022開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作。通過(guò)計(jì)算和查看記錄，#1分支所帶的10高壓設(shè)備沖擊電流最少可達(dá)1170A，再加上#2分支本身所帶負(fù)荷以及當(dāng)時(shí)由于電百線零序動(dòng)作，系統(tǒng)電壓波動(dòng)，#2分支6022開(kāi)關(guān)總電流最高可達(dá)1500A以上，大于#2分支6022開(kāi)關(guān)定值（定值為1332A）， #2分支6022開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)電流為1433A，因此發(fā)電機(jī)分支定值偏小。

事故前運(yùn)行方式廠用電保障原則是：一臺(tái)發(fā)電機(jī)分支跳閘后，正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)分支帶全廠的廠用電，正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)分支跳閘后，備用電源開(kāi)關(guān)603自投后帶全廠的廠用電。該運(yùn)行方式中正常運(yùn)行的發(fā)電機(jī)分支跳閘后，備用電源開(kāi)關(guān)603不自投或其保護(hù)動(dòng)作都會(huì)發(fā)生全廠失電。因此，雖然有兩道防線防止全廠失電，但是如果一旦突破防線，結(jié)果就是全廠失電。分支定值計(jì)算是建立在經(jīng)驗(yàn)估算的基礎(chǔ)上，目前的運(yùn)行方式要讓任一分支或備用電源瞬間接帶全廠負(fù)荷的設(shè)計(jì)思想是正確的，這樣可以迅速恢復(fù)生產(chǎn)，符合電網(wǎng)對(duì)電廠的規(guī)范要求，但由于失電時(shí)接帶全廠負(fù)荷的復(fù)雜多變性，分支定值經(jīng)驗(yàn)性計(jì)算難以準(zhǔn)確匹配，加之備用電源容量不足和分支定值系統(tǒng)試驗(yàn)難以操控，給生產(chǎn)運(yùn)行埋下了重大隱患。另外，高壓開(kāi)關(guān)柜改造后，開(kāi)關(guān)柜保護(hù)由原來(lái)的電磁式繼電器改為目前微機(jī)綜合保護(hù)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作準(zhǔn)確和迅速，原來(lái)的開(kāi)關(guān)由于保護(hù)動(dòng)作緩慢，動(dòng)作時(shí)間約0.1S，因此開(kāi)關(guān)實(shí)際動(dòng)作時(shí)間比設(shè)計(jì)延后0.1S，從而躲過(guò)了開(kāi)關(guān)動(dòng)作電流。

5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

廠用段改造項(xiàng)目成立了專門組織，有詳細(xì)的責(zé)任劃分和驗(yàn)收要求，雖然由于一些原因影響，計(jì)劃方案變更較大，執(zhí)行有一定困難，但主要問(wèn)題還是在具體問(wèn)題的處理過(guò)程中放松了管理和技術(shù)要求，工程質(zhì)量驗(yàn)收存在把關(guān)不嚴(yán)，致使廠家的錯(cuò)誤沒(méi)有得到糾正。預(yù)防措施，加強(qiáng)設(shè)備和項(xiàng)目管理。

技術(shù)人員對(duì)綜保裝置沒(méi)有全面掌握，造成廠家保護(hù)定值設(shè)置錯(cuò)誤、主變接線形式設(shè)錯(cuò)時(shí)，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正。預(yù)防措施加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)新技術(shù)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，同時(shí)在以后的技術(shù)改造過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)督。

事故前，備用電源603開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)定值為1033A，母聯(lián)開(kāi)關(guān)601、602過(guò)流保護(hù)定值為900A，發(fā)電機(jī)分支開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)定值為1332A。而該保護(hù)定值的是開(kāi)關(guān)所帶電動(dòng)機(jī)的額定電流加12倍最大電機(jī)額定電流之和，該定值在設(shè)備正常運(yùn)行、啟動(dòng)沒(méi)有問(wèn)題，但是在母聯(lián)開(kāi)關(guān)自投瞬間，各轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備啟動(dòng)電流非常大，并且該電流無(wú)法精確計(jì)算。因此，原來(lái)保護(hù)定值計(jì)算小于母聯(lián)開(kāi)關(guān)自投瞬間電流。預(yù)防措施，修訂的運(yùn)行方式將降低分支和備用電源的負(fù)載而不是提高保護(hù)定值，以此避開(kāi)保護(hù)定值無(wú)法精確計(jì)算的弊端。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)6kV發(fā)電機(jī)側(cè)電流互感器的飽和電壓是230V，而6kV分支電流流互感器的飽和電壓是180V，電流互感器飽和度不同，在發(fā)生故障時(shí)，如果故障電流過(guò)大，則可能會(huì)出現(xiàn)一側(cè)電流流互感器飽和，一側(cè)電流互感器不飽和，從而引起低壓側(cè)電流產(chǎn)生誤差，這對(duì)差動(dòng)保護(hù)有一定影響。另外在檢查中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)出口側(cè)電流取自測(cè)量電流互感器，不符合規(guī)范，而測(cè)量電流互感器線圈飽和度低，對(duì)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)有一定影響。

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（03）.

作者簡(jiǎn)介：趙軍（1981-），男，碩士，檢維修中心工程師，研究方向：電氣工程。