一起主变复压过流保护误动的分析和改进

分析与探讨　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　廑　它景　一起主变复压过流保护误动的分析和改进　黄健明　邓亦培　（广西方元电力股份有限公司桥巩水电站分公司，广西桥巩５４６１　１９）　【摘要】本文阐述一起主变复压过流保护误动作的经过，分析引起保护误动的原因，并针对两机一变扩大单元接线方式，提　出两个关于主变复压过流保护动作逻辑的改进方案，对类似电气结构的发电厂提供一些有价值的参考。　【关键词】扩大单元接线；复压过流保护；误动作　１　引言　广西桥巩水电站是《红水河综合利用规划报告》确定的红水　河流域规划建设的第九个梯级电站，是广西壮族自治区“十五”规　划新增开工及实施“西电东送”电源黻工程的重大项目。水电站　大于负序电压定值ｕ２ｇ），延时ｔｌ１以方式１出口并发动作信　号。　由广西电力调度通信中心整定计算的主变复压过流保护　定值单如表１所示。　表１　共８台灯泡惯流式发电机组，单机容量为５７ＭＷ，总装机容量为　４５６ＭＷ。发电机变压器组采用两机一变扩大单元接线方式，共８　序号　１　２　３　４　主变高压侧复压　过流保护　过流电流定值（安）　过流时间定值（ｓ）　低电压定值（Ｖ）　负序电压定值（Ｖ）　台机组组成４个两机—变扩大单元，每２台发电机经１台变压　器升压后接人２２０ｋＶ开关站设备。４台主变压器保护均采用南　京自动化股份有限公司生产的ＤＧＴ一８０１型数字式变压器保护　装置，差动、后备保护按双重化配置，采用双机箱，非电气量保　护设一套。分保护Ａ柜和保护Ｂ柜。　该站近期发生一起主变复压过流保护误动，经及时处理，　主变２２０ｋＶ￣ｌ开关ＴＡ：　６００／１；２２０ｋＶ￣Ｊ：线ＰＴ　ＩＯ．６５（开两台机），　ｇ　０３３（开一台机）　．ｔ１１　Ｕｌｇ　Ｕ２ｇ　方式１　３．６　７０　７　出口ｔ１１　注：方式１为跳＃５、＃６发电机灭磁开关Ｉ跳圈，跳主变　２２０ｋＶ侧开关Ｉ跳圈，保护动作（启动失灵），跳＃５、＃６发电机　出口开关Ｉ跳圈，跳厂用分支开关，停＃５、＃６发电机。　消除了缺陷，防止误动再次发生。本文分析此次主变复压过流　保护误动的原因，并针对该保护存在的缺陷及容易产生的问　题，提出了改进方案，供具有类似的厂站提供参考。　３事故经过及处理情况　２主变复压过流保护原理及整定定值　２０１０年５月１１日１２时，＃３主变高压侧ＱＦ２００３开关跳　主变高压侧复压过流保护的保护原理图如图１所示。　当主变高压侧任一相电流大于过流电流定值Ｉｇ，并满足　复压条件（母线电压Ｕｃａ小于低电压定值Ｕｌｇ或负序电压ｕ２　闸，＃５发电机和＃６发电机事故停机。１０．５ｋＶⅢ、１Ｖ段母线失　压。上位机报警信号如下：５号＃０４０机组主变保护启动正常停　机，６号＃０４０机组主变保护启动正常停机，３号主变复压过流　保护Ａ动作，３号主变高压侧操作箱第一组保护跳闸，６号　＃０１４发电机出口断路器保护跳闸，５号＃０１４发电机出口断路　器保护跳闸，ＱＦ２００３跳闸位置，５号＃０１６发电机断路器跳闸　口　位置，６号＃０１６发电机断路器跳闸位置，２２０ｋＶ　Ｉ组ＰＩ’一套　保护小母线电压失压，２２０ｋＶ母线保护Ｉ　或ｃＴ回路断线，　２２０ｋＶ欧村Ｉ线光纤纵差保护Ｉ异常，欧村Ｉ线无电压，３号主　变低压侧无压。　事故发生后，生产部门各级领导及专责工程师、继电保护　图１　变压器复合电压过流保护逻辑图　２０１１．１１（总第１３９期）　圈　虞　它谍　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　分析与探讨　两个过流电流定值Ｉｇ１和Ｉｇ２，即把原来的过流电流定值Ｉｇ改　为Ｉｇ１，新增过流电流定值Ｉｇ２。新定值单如表２所示。　表２　人员迅速赶到现场处理。检查发现３＃主变Ａ套保护装置发生　复压过流保护动作，保护装置动作报告显示：２０１０—５—１１，１２：０８：　５７，４０９毫秒，主变复压过流保护动作，动作电流ＩＡ＝０．４５９９Ａ，　ＩＢ＝０．４６１８Ａ，ＩＣ＝０．４６５４Ａ，电压ＵＣＡ＝２．４３７１Ｖ，Ｕ２＝０．７３１　１Ｖ。故障　录波装置的录波报告显示：在保护动作跳闸前后，主变高压侧　三相电压均正常并保持三相平衡，与保护装置所录动作前后　的电压波形不一致。查看Ａ套保护装置电压实时采样，发现母　线电压为０Ｖ，而故障录波装置的电压采样正常。检查发现，主　变高压侧复压过流保护的过流电流定值Ｉｇ为０．３３Ａ，实际电　序号　１　２　３　主变高压侧复压　过流保护　主变２２０ｋＶ侧开关ＴＡ：　６００／１；２２０ｋＶ－／￣：线ＰＴ　过流电流定值（安）　Ｉｇｌ　０．６５（开两台机）　过流电流定值（安）　Ｉｇ２　０．３３（开一台机）　过流时间定值（ｓ）　ｔｌ１　３．６　‘４　５　出口ｔｌ１　低电压定值（Ｖ）　Ｕｌｇ　方式１　７０　７　流大于过流整定定值；而Ｂ套保护装置运行正常，无任何告警　信号和动作信息，母线电压采样正常。由上位机的一连串失压　信号，并结合２２０ｋＶ开关站第一组母线保护电压空开偷跳记　录，检查确认２２０ｋＶ开关站第一组母线保护电压空开偷跳，确　定为保护误动，把保护装置的过流电流定值Ｉｇ改为０．６５，并处　理２２０ｋＶ开关站第一组母线保护电压空开偷跳问题后，于下　午１４时２６分恢复＃３主变运行，无异常现象。　负序电压定值（Ｖ）　Ｕ２ｇ　采用新的定值单，并将主变高压侧复压过流保护的保护　逻辑图修改如图２所示。　４　事故分析　＃３主变复压过流保护误动的主要原因为：在两机一变扩　大单元结构中切换运行方式时，没有相应更改继电保护整定　值，从而造成整定值不满足运行要求，实际运行电流大于过流　整定值。次要原因为２２０ｋＶ　Ｉ段母线第一组保护电压空开偷　口　跳，致使＃３主变Ａ套保护失压，在低压条件和过流条件均满　足的条件下，引发了这次主变复压过流保护的误动事故。　两机一变扩大单元接线方式，当只有一台机运行或两台　图２变压器复合电压过流保护逻辑图　其中Ｉｌｂ为＃５发电机的Ｂ相电流，Ｉ２ｂ为＃６发电机的Ｂ　机同时运行时，其定值不同，按水情及中调负荷曲线调节机组　出力时就需要频繁开机或停机，这时只能修改定值才能适应　运行方式的需要，以达到变压器复压过流保护作为变压器相　相电流，ＩＮ为发电机额定电流（１Ａ），Ｉｇｌ为过流电流定值０．６５　（开两台机），Ｉｇ２为过流电流定值０．３３（开一台机），Ｉａ为＃３主　间故障后备保护的目的。如果不能根据需要对保护定值进行　修改，就会导致事故发生。当过流电流定值Ｉｇ为０．６５，如只开　一变高压侧Ａ相电流，Ｉｂ为＃３主变高压侧Ｂ相电流，Ｉｃ为＃３主　变高压侧Ｃ相电流。　台机运行，主变高压侧复压过流保护的灵敏度将不符合要　如图２，由两台发电机的Ｂ相负荷电流（１ｉｂ和Ｉ２ｂ）一起判　断是一台机运行还是两台机运行；当Ｉｌｂ和Ｉ２ｂ不同时大于　０．ＩｌＮ时认为只有一台机运行，此时如主变高压侧电流任一相　求，从而可能发生拒动，起不到相间故障后备保护的目的。　５　整改方案　鉴于以上分析，提出以下两个对变压器复压过流保护动　作逻辑进行改进的方案，以避免类似事故发生，同时又能根据　达到过流电流定值Ｉｇ２并满足复压条件（母线电压Ｕｃａ小于低　电压定值Ｕｌｇ或负序电压ｕ２大于负序电压定值Ｕ２ｇ），延时　ｔｌ１以方式１出口并发动作信号；当Ｉｌｂ和Ｉ２ｂ均大于０．ＩｌＮ　时认为两台机运行，此时如主变高压侧电流任一相达到过流　电流定值Ｉｇ１并满足复压条件（母线电压Ｕｅａ小于低电压定值　Ｕｌｇ或负序电压ｕ２大于负序电压定值Ｕ２ｇ），延时ｔｌ　１以方式　１出口并发动作信号。　５．２方案二　机组的开机情况自动适应过流电流定值。　５．１方案一　在ＤＧＴ－８０１主变高压侧复压过流保护的定值项中设置　圈　２０１１．１１（总第１３９期）　分析与探讨　ＧＵＡＮＧＸＩＤＩＡＮＹＥ　虞　它景　在ＤＧＴ一８０１主变保护中新增两个开入量，分别接入＃５　发电机和拍发电机的出口开关常开接点，用以判断是一台机　运行还是两台机运行。同时在ＤＧＴ－８０１主变高压侧复压过流　保护的定值项中设置两个过流电流定值Ｉｇ１和Ｉｇ２，即把原来　的过流电流定值Ｉｇ改为Ｉｇ１，并新增过流电流定值Ｉｇ２。新定值　单如表３所示。　表３　于低电压定值Ｕｌｇ或负序电压ｕ２大于负序电压定值Ｕ２ｇ），　延时ｔｌ１以方式１出口并发动作信号。　５．３两种方案的分析与选择　５．３．１方案一分析　经过分析，判定发电机运行的有流判据取值是关键。例如　在两台机同时开机的情况下，如果其中一台机所带负荷较小，　以致使该机电流Ｉｌｂ比有流判据值小，由保护动作逻辑判定认　序号　１　２　３　４　主变高压侧复压　过流保护　主变２２０ｋＶ￣ｔ］开关ＴＡ：　６００／１；２２０ｋＶ母线ＰＴ　为只有一台机运行而选择过流电流定值Ｉｇ２＝０．３３Ａ作为过流　判据，从而降低了高压侧过流定值的灵敏度，有导致保护误动　的可能。个人认为由于停机时电流的零漂值很小，把有流判据　０．ＩｌＮ适当降低会更合理些，建议取０．０６ＩＮ。　５．３．２方案二分析　从保护逻辑图可看出，该方案由出口开关常开接点来判　过流电流定值（安）　Ｉｇｌ　Ｏ．６５（开两台机）　过流电流定值（安）　Ｉｇ２　０．３３（开一台机）　过流时间定值（ｓ）　低电压定值（Ｖ）　ｔ１１　Ｕｌｇ　３．６　７０　５　负序电压定值（Ｖ）　Ｕ２ｇ　７　定发电机是否在运行态，所以不存在方案一降低保护定值灵　敏度的缺点，逻辑更加简洁合理，但是需要把两个出口开关的　常开接点接入保护装置作为开关量。　经过与国电南京自动化股份有限公司电气工程部的沟　通，最终决定采用方案二的思路，配置两套主变复压过流保　护，通过两台发电机出口断路器辅助节点来实现投退。将两台　出ｌ：ｌｔｌ１　方式１　采用新的定值单，并将主变高压侧复压过流保护的保护　逻辑图修改如图３所示。　发电机断路器辅助接点串在一起接入到保护装置开关量回路　中，当接点闭合时复压过流保护Ｉ投入运行（Ｉｇｌ＝０．６５），同时闭　锁复压过流保护ＩＩ；当任意一台机退出运行时，接点断开，复　压过流保护ＩＩ投入运行（Ｉｇｌ＝０．３３），同时闭锁复压过流保护Ｉ。　口　在信号回路中，将复压过流保护Ｉ和复压过流保护动作ＩＩ信　号并接后接至监控系统和故障录波系统。　６　结语　图３变压器复合电压过流保护逻辑图　近年来，发电厂扩大单元接线方式日益增多，对继电保护　的动作行为要求也越来越高，而继电保护技术未能及时适应　其中Ｉｇ１为过流电流定值０．６５（开两台机），Ｉｇ２为过流电　这种需求，从而造成设备运行管理的不便和事故隐患。上述改　进方案，提高了变压器保护的可靠性，避免了变压器后备保护　在切换运行方式过程中误动作。实践运行证明该方案的可行　性，同时也满足继电保护对灵敏度和选择性的要求，对具有类　流定值０．３３（开一台机），Ｉａ为煳主变高压侧Ａ相电流，Ｉｂ为　＃３主变高压侧Ｂ相电流，Ｉｃ为＃３主变高压侧Ｃ相电流。　如逻辑图３，由＃５发电机和＃６发电机的出口开关常开接　点来判断是一台机运行还是两台机运行。当＃５发电机和＃６　发电机的出口开关常开接点不同时闭合时认为只有一台机运　似电气结构的厂站具有参考价值。　行，此时如＃３主变高压侧电流任一相达到过流电流定值Ｉｇ２　并满足复压条件（母线电压Ｕｃａ小于低电压定值Ｕｌｇ或负序　电压ｕ２大于负序电压定值Ｕ２ｇ），延时ｔｌ１以方式１出口并发　参考文献　【１】国电南京自动化股份有限公司（（ＤＧＴ８０１系列数字式发电机变　压器组保护装置技术说明书）２００６年１Ｏ月　动作信号；当＃５发电机和＃６发电机的出口开关常开接点同　时闭合时认为两台机同时运行，此时如＃３主变高压侧电流任　一相达到过流电流定值ｉｇｌ并满足复压条件（母线电压Ｕｃａ小　２０１１．１１ｆ总第１３９期）　团