啟備變差動保護誤動的分析及處理

劉亞德　毛俊華

摘 要：簡述蘭鋁自備電廠在#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6KV 2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6KV 2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘， A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。通過現場分析，查找原因，提出了改進措施，防止下次類似事故的發生。

關鍵詞：啟備變 差動保護 故障錄波

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0052-01

蘭鋁電廠啟備變發生在機組廠用電切換時差動保護動作和啟備變恢復運行空投時再次差動保護動作跳閘事故。當時#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6kV2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6kV2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘，A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。

1 保護動作的原因分析

1.1 啟備變的保護配置

（1）啟備變差動保護。

保護原理：啟備變壓器差動保護的是二次偕波制動的和差式比率制動差動保護。

但由于變壓器高、低壓側的額定電流不同，為保證差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側TA的變比，使其值等于變壓器的變比，這與發電機差動保護有所不同，因為發電機差動保護是比較兩側的電流幅值和相位的，而變壓器差動實際上是比較兩側磁勢的相位和幅值的。

變壓器和發電機一樣，也是按躲過最大不平衡電流整定的，但變壓器差動保護的不平衡電流遠比發電機差動保護大，最主要的原因：兩側TA變筆不同；變壓器合閘時產生的激磁涌流。

由于變壓器合閘時的激磁涌流很大，很難和變壓器內部的短路故障區分，為使差動保護躲過激磁涌流，采取了用二次偕波作為制動量。

（2）A分支復壓過流保護。

（3）B分支復壓過流保護。

（4）A分支零序過電流保護。

（5）B分支零序過電流保護。

（6）啟備變復合電壓過流保護。

工作原理（常規的變壓器復合電壓保護）。

正常運行時，由于沒有負序電壓，所以KV2的常閉觸點閉合，將線電壓加在KV1線圈上，使其常閉接點打開，保護裝置不動作。

當發生不對稱短路時，出現負序電壓且達到KV2的整定值，KV2動作，其常閉接點打開，KV1動作，其常閉接點閉合，啟動MK，這時，因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

當發生對稱三相短路時，在短路開始瞬間，也會出現短時的負序電壓，則KV1還要動作。當負序電壓消失，KV2返回，但KV1接于線電壓，其返回電壓較高，三相短路時線電壓已經降低，故KV1仍處于動作狀態。使KM動作，同時因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

1.2 差動保護動作原因分析

1.2.1 啟備變空投時，啟備變保護B套裝置啟備變差動動作

根據故障錄波器采集到的數據可以看出，啟備變空投時，啟備變高壓側電流的二次諧波分量最大達到50%，這時差動保護中的二次諧波比例差動應起到制動作用，差動保護不應該動作。實際B套裝置保護校驗檢查中發現，用繼電保護測試儀在啟備變高壓側電流回路單相施加基波1.5 A，二次諧波0.75 A電流時，出現保護不制動的情況（B、C相均出現此情況）。由此分析，啟備變空投時，造成啟備變保護B套裝置差動保護動作的原因為B套保護不能可靠地實現二次諧波制動功能。

1.2.2 #2機組6kVB段廠用切換時，啟備變保護B套裝置差動保護動作

1.2.2.1 保護動作后現場檢查

（1）從故障錄波報告情況分析，啟備變B屏差動保護動作是在備用電源開關合閘快切動作經過900 ms后工作電源開關斷開，又經過60 ms后動作。同時從模擬量波形看，在備用電源開關合閘后，啟備變高、低壓側電流均對稱，未發現異常。第二次在空投啟備變時又發生B屏差動保護誤動現象，故障錄波圖顯示高壓側電流發生嚴重畸變；（2）檢查啟備變保護B屏，所有模擬量大小、相位與實際運行相符，未發現異常，保護定值與定值單一致；（3）檢查啟備變保護B屏與之相關的電流回路，所有接線無松動，測絕緣正常。

1.2.2.2 保護動作分析

（1）根據故障錄波器采集到的數據判斷，在切換過程中，啟備變各側電流并無異常出現，且保護基本無差流，由于保護裝置沒有錄取到保護動作時的故障數據，無法進行進一步的分析。在B套保護裝置校驗檢查過程中，按照差動保護的常規試驗方法以及模擬故障時的工況進行校驗也沒有出現差動保護誤動的情況。（2）啟備變差動保護所用的CT準確級均為5P20型，該型號CT在保護裝置遇到外部故障切除瞬間，系統暫態特性下很容易飽和，可能導致差動保護誤動作。

1.2.2.3 裝置本身原因

（1）在系統發生擾動時按目前的定值躲不過不平衡電流，導致差動誤動。（2）空投變壓器時電流發生嚴重畸變，裝置躲不過由于勵磁涌流和二次諧波分量導致的差動保護誤動。（3）檢查保護裝置內部參數的配置，事后聯系廠家技術人員對保護裝置內部參數的設置進行核對，發現B套裝置差動保護內部CT變比設置錯誤，可能是導致變壓器差動保護誤動的主要原因。

2 結語

（1）穿越型勵磁涌流的非周期分量可能造成CT中磁鏈的累計，可能引起CT局部暫態飽和，對這種性質導致的差流，GE保護缺少有效地檢測手段，容易誤動，在保護整定時應綜合考慮，選擇合適的制動方式。

（2）加強現場維護人員的技能培訓，對設備的原理及參數設置必須掌握清楚，同時加強對繼電保護現場管理制度的落實，嚴格按照微機繼電保護校驗規程的檢驗內容，對裝置進行校驗，防止漏檢，避免由于裝置內部參數設置錯誤導致誤動事件的發生。

參考文獻

[1] 胡志光.發電廠電氣設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.endprint

摘 要：簡述蘭鋁自備電廠在#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6KV 2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6KV 2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘， A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。通過現場分析，查找原因，提出了改進措施，防止下次類似事故的發生。

關鍵詞：啟備變 差動保護 故障錄波

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0052-01

蘭鋁電廠啟備變發生在機組廠用電切換時差動保護動作和啟備變恢復運行空投時再次差動保護動作跳閘事故。當時#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6kV2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6kV2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘，A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。

1 保護動作的原因分析

1.1 啟備變的保護配置

（1）啟備變差動保護。

保護原理：啟備變壓器差動保護的是二次偕波制動的和差式比率制動差動保護。

但由于變壓器高、低壓側的額定電流不同，為保證差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側TA的變比，使其值等于變壓器的變比，這與發電機差動保護有所不同，因為發電機差動保護是比較兩側的電流幅值和相位的，而變壓器差動實際上是比較兩側磁勢的相位和幅值的。

變壓器和發電機一樣，也是按躲過最大不平衡電流整定的，但變壓器差動保護的不平衡電流遠比發電機差動保護大，最主要的原因：兩側TA變筆不同；變壓器合閘時產生的激磁涌流。

由于變壓器合閘時的激磁涌流很大，很難和變壓器內部的短路故障區分，為使差動保護躲過激磁涌流，采取了用二次偕波作為制動量。

（2）A分支復壓過流保護。

（3）B分支復壓過流保護。

（4）A分支零序過電流保護。

（5）B分支零序過電流保護。

（6）啟備變復合電壓過流保護。

工作原理（常規的變壓器復合電壓保護）。

正常運行時，由于沒有負序電壓，所以KV2的常閉觸點閉合，將線電壓加在KV1線圈上，使其常閉接點打開，保護裝置不動作。

當發生不對稱短路時，出現負序電壓且達到KV2的整定值，KV2動作，其常閉接點打開，KV1動作，其常閉接點閉合，啟動MK，這時，因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

當發生對稱三相短路時，在短路開始瞬間，也會出現短時的負序電壓，則KV1還要動作。當負序電壓消失，KV2返回，但KV1接于線電壓，其返回電壓較高，三相短路時線電壓已經降低，故KV1仍處于動作狀態。使KM動作，同時因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

1.2 差動保護動作原因分析

1.2.1 啟備變空投時，啟備變保護B套裝置啟備變差動動作

根據故障錄波器采集到的數據可以看出，啟備變空投時，啟備變高壓側電流的二次諧波分量最大達到50%，這時差動保護中的二次諧波比例差動應起到制動作用，差動保護不應該動作。實際B套裝置保護校驗檢查中發現，用繼電保護測試儀在啟備變高壓側電流回路單相施加基波1.5 A，二次諧波0.75 A電流時，出現保護不制動的情況（B、C相均出現此情況）。由此分析，啟備變空投時，造成啟備變保護B套裝置差動保護動作的原因為B套保護不能可靠地實現二次諧波制動功能。

1.2.2 #2機組6kVB段廠用切換時，啟備變保護B套裝置差動保護動作

1.2.2.1 保護動作后現場檢查

（1）從故障錄波報告情況分析，啟備變B屏差動保護動作是在備用電源開關合閘快切動作經過900 ms后工作電源開關斷開，又經過60 ms后動作。同時從模擬量波形看，在備用電源開關合閘后，啟備變高、低壓側電流均對稱，未發現異常。第二次在空投啟備變時又發生B屏差動保護誤動現象，故障錄波圖顯示高壓側電流發生嚴重畸變；（2）檢查啟備變保護B屏，所有模擬量大小、相位與實際運行相符，未發現異常，保護定值與定值單一致；（3）檢查啟備變保護B屏與之相關的電流回路，所有接線無松動，測絕緣正常。

1.2.2.2 保護動作分析

（1）根據故障錄波器采集到的數據判斷，在切換過程中，啟備變各側電流并無異常出現，且保護基本無差流，由于保護裝置沒有錄取到保護動作時的故障數據，無法進行進一步的分析。在B套保護裝置校驗檢查過程中，按照差動保護的常規試驗方法以及模擬故障時的工況進行校驗也沒有出現差動保護誤動的情況。（2）啟備變差動保護所用的CT準確級均為5P20型，該型號CT在保護裝置遇到外部故障切除瞬間，系統暫態特性下很容易飽和，可能導致差動保護誤動作。

1.2.2.3 裝置本身原因

（1）在系統發生擾動時按目前的定值躲不過不平衡電流，導致差動誤動。（2）空投變壓器時電流發生嚴重畸變，裝置躲不過由于勵磁涌流和二次諧波分量導致的差動保護誤動。（3）檢查保護裝置內部參數的配置，事后聯系廠家技術人員對保護裝置內部參數的設置進行核對，發現B套裝置差動保護內部CT變比設置錯誤，可能是導致變壓器差動保護誤動的主要原因。

2 結語

（1）穿越型勵磁涌流的非周期分量可能造成CT中磁鏈的累計，可能引起CT局部暫態飽和，對這種性質導致的差流，GE保護缺少有效地檢測手段，容易誤動，在保護整定時應綜合考慮，選擇合適的制動方式。

（2）加強現場維護人員的技能培訓，對設備的原理及參數設置必須掌握清楚，同時加強對繼電保護現場管理制度的落實，嚴格按照微機繼電保護校驗規程的檢驗內容，對裝置進行校驗，防止漏檢，避免由于裝置內部參數設置錯誤導致誤動事件的發生。

參考文獻

[1] 胡志光.發電廠電氣設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.endprint

摘 要：簡述蘭鋁自備電廠在#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6KV 2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6KV 2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘， A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。通過現場分析，查找原因，提出了改進措施，防止下次類似事故的發生。

關鍵詞：啟備變 差動保護 故障錄波

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0052-01

蘭鋁電廠啟備變發生在機組廠用電切換時差動保護動作和啟備變恢復運行空投時再次差動保護動作跳閘事故。當時#2機組滑停過程中，當機組負荷降至139MW時，進行廠用電由高廠變切換至啟備變操作， 當6kV2B段切換至備用電源后，啟備變跳閘，6kV2B段失電。造成#2機B磨跳閘，B側風煙系統跳閘，B電泵跳閘，A電泵液耦失電無法操作，供油泵跳閘，汽包水位低，鍋爐MFT，機組跳閘。在恢復啟備變過程中，啟備變差動保護再次動作跳閘。

1 保護動作的原因分析

1.1 啟備變的保護配置

（1）啟備變差動保護。

保護原理：啟備變壓器差動保護的是二次偕波制動的和差式比率制動差動保護。

但由于變壓器高、低壓側的額定電流不同，為保證差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側TA的變比，使其值等于變壓器的變比，這與發電機差動保護有所不同，因為發電機差動保護是比較兩側的電流幅值和相位的，而變壓器差動實際上是比較兩側磁勢的相位和幅值的。

變壓器和發電機一樣，也是按躲過最大不平衡電流整定的，但變壓器差動保護的不平衡電流遠比發電機差動保護大，最主要的原因：兩側TA變筆不同；變壓器合閘時產生的激磁涌流。

由于變壓器合閘時的激磁涌流很大，很難和變壓器內部的短路故障區分，為使差動保護躲過激磁涌流，采取了用二次偕波作為制動量。

（2）A分支復壓過流保護。

（3）B分支復壓過流保護。

（4）A分支零序過電流保護。

（5）B分支零序過電流保護。

（6）啟備變復合電壓過流保護。

工作原理（常規的變壓器復合電壓保護）。

正常運行時，由于沒有負序電壓，所以KV2的常閉觸點閉合，將線電壓加在KV1線圈上，使其常閉接點打開，保護裝置不動作。

當發生不對稱短路時，出現負序電壓且達到KV2的整定值，KV2動作，其常閉接點打開，KV1動作，其常閉接點閉合，啟動MK，這時，因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

當發生對稱三相短路時，在短路開始瞬間，也會出現短時的負序電壓，則KV1還要動作。當負序電壓消失，KV2返回，但KV1接于線電壓，其返回電壓較高，三相短路時線電壓已經降低，故KV1仍處于動作狀態。使KM動作，同時因電流繼電器已經動作，啟動KT，經延時動作于跳閘。

1.2 差動保護動作原因分析

1.2.1 啟備變空投時，啟備變保護B套裝置啟備變差動動作

根據故障錄波器采集到的數據可以看出，啟備變空投時，啟備變高壓側電流的二次諧波分量最大達到50%，這時差動保護中的二次諧波比例差動應起到制動作用，差動保護不應該動作。實際B套裝置保護校驗檢查中發現，用繼電保護測試儀在啟備變高壓側電流回路單相施加基波1.5 A，二次諧波0.75 A電流時，出現保護不制動的情況（B、C相均出現此情況）。由此分析，啟備變空投時，造成啟備變保護B套裝置差動保護動作的原因為B套保護不能可靠地實現二次諧波制動功能。

1.2.2 #2機組6kVB段廠用切換時，啟備變保護B套裝置差動保護動作

1.2.2.1 保護動作后現場檢查

（1）從故障錄波報告情況分析，啟備變B屏差動保護動作是在備用電源開關合閘快切動作經過900 ms后工作電源開關斷開，又經過60 ms后動作。同時從模擬量波形看，在備用電源開關合閘后，啟備變高、低壓側電流均對稱，未發現異常。第二次在空投啟備變時又發生B屏差動保護誤動現象，故障錄波圖顯示高壓側電流發生嚴重畸變；（2）檢查啟備變保護B屏，所有模擬量大小、相位與實際運行相符，未發現異常，保護定值與定值單一致；（3）檢查啟備變保護B屏與之相關的電流回路，所有接線無松動，測絕緣正常。

1.2.2.2 保護動作分析

（1）根據故障錄波器采集到的數據判斷，在切換過程中，啟備變各側電流并無異常出現，且保護基本無差流，由于保護裝置沒有錄取到保護動作時的故障數據，無法進行進一步的分析。在B套保護裝置校驗檢查過程中，按照差動保護的常規試驗方法以及模擬故障時的工況進行校驗也沒有出現差動保護誤動的情況。（2）啟備變差動保護所用的CT準確級均為5P20型，該型號CT在保護裝置遇到外部故障切除瞬間，系統暫態特性下很容易飽和，可能導致差動保護誤動作。

1.2.2.3 裝置本身原因

（1）在系統發生擾動時按目前的定值躲不過不平衡電流，導致差動誤動。（2）空投變壓器時電流發生嚴重畸變，裝置躲不過由于勵磁涌流和二次諧波分量導致的差動保護誤動。（3）檢查保護裝置內部參數的配置，事后聯系廠家技術人員對保護裝置內部參數的設置進行核對，發現B套裝置差動保護內部CT變比設置錯誤，可能是導致變壓器差動保護誤動的主要原因。

2 結語

（1）穿越型勵磁涌流的非周期分量可能造成CT中磁鏈的累計，可能引起CT局部暫態飽和，對這種性質導致的差流，GE保護缺少有效地檢測手段，容易誤動，在保護整定時應綜合考慮，選擇合適的制動方式。

（2）加強現場維護人員的技能培訓，對設備的原理及參數設置必須掌握清楚，同時加強對繼電保護現場管理制度的落實，嚴格按照微機繼電保護校驗規程的檢驗內容，對裝置進行校驗，防止漏檢，避免由于裝置內部參數設置錯誤導致誤動事件的發生。

參考文獻

[1] 胡志光.發電廠電氣設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2008.endprint