差動保護誤動分析及改造

王濟娟，趙利權，顧 婧

(1．大唐琿春發電廠，吉林 琿春 133303;2．國網吉林省電力有限公司電力科學研究院，長春 130021;3．吉林機電工程學校，吉林 吉林 132101)

電力系統中起保護作用的差動保護，一旦發生誤動反而起不到保護作用，影響系統安全穩定運行。某廠2×330 MW燃煤汽輪發電機組發電機為T255-460型電機，勵磁系統采用機端自并勵方式。6 kV廠用系統繼電保護裝置采用CSC-241A型數字式變壓器差動保護裝置、CSC-241C型數字式廠用變保護裝置、CSC-237A型數字式電動機綜合保護裝置，當機組投運后啟動增壓風機時，由于脫硫電源差動保護電流互感器(TA)的電流飽和造成差動保護誤動，嚴重影響了6 kV設備運行的穩定性、供熱的可靠性和機組的安全穩定經濟運行。

1 現場概述

增壓風機電動機型號為YKK1000-14，額定容量為2 200 kW，額定電壓為6 000 V，額定電流為300 A。增壓風機電源安裝于6 kV脫硫母線段上，6 kV脫硫電源進線電源由6 kV廠用電供電，保護裝置安裝在6 kV廠用電側，保護由CSC-241A型數字式變壓器差動保護裝置和CSC-241C型數字式廠用變保護裝置共同組成，差動保護定值為:比率差動啟動電流0．79 A，制動拐點電流1．57 A，比率制動系數0．5，二次諧波系數0．3。脫硫電源進線廠用側和脫硫側TA型號為LZZBJ18-10，變比為800/5，額定輸出15 VA。脫硫側 TA二次負載為6．9 Ω，廠用側 TA二次負載為 0．26 Ω。

根據DL/T 995—2006《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》第中6．1．2．4條的規定，自電流互感器的二次端子箱處向負載端通入交流電流，測定回路的壓降，按保護的具體工作條件和制造廠家提供的出廠資料，驗算是否符合互感器10%誤差的要求。試驗時，用380 V交流電源、調壓器、水電組、電流表做TA 10%誤差曲線試驗，廠用側在TA二次繞組加100 A電流，流入保護的電流為75 A，該值除以100 A后為0．75，小于0．9，故電流互感器10%誤差不合格。

脫硫系統在啟動增壓風機時，造成脫硫電源進線保護裝置差動動作，廠用側和脫硫兩側斷路器跳閘。

2 故障分析

在電源控制系統(ECS)監控后臺調取脫硫系統啟動增壓風機數據時，從錄波圖中看出脫硫側A、C相波形發生畸變，而且脫硫側C相波形嚴重畸變，包含有非周期分量和諧波分量，選取啟動時半周期內的任一組二次電流值數據為:廠用側A相電流為16．2 A，B 相電流為14．3 A，C 相電流為 17．8 A，脫硫側A相電流為11．8 A，B相電流為14．2 A，C相電流為8．1 A，C相差流很大，遠大于比率差動保護動作值。進行了離線計算，比較了廠用側和脫硫側A、C兩相的電流(為了便于比較，將脫硫側電流波形取反)，電流波形見圖1、圖2，可以看出脫硫側的A相和C相電流具有明顯的TA電流飽和特征，A相電流約在43 ms時飽和程度最大，且逐漸衰減，經歷約3個半周期后，衰減至零。C相TA電流飽和程度比較嚴重，出現畸形波，約在45 ms時飽和最嚴重，且逐漸衰減，經歷約3個半周期后，衰減至零。C相產生較大的差動電流，造成差動保護動作跳閘。故TA電流飽和是脫硫電源差動保護誤動的原因。

圖1 A相廠用側和脫硫側電流波形

圖2 C相廠用側和脫硫側電流波形

3 改造措施

a．更換電流互感器。按整定計算中6 kV廠用段最大故障電流30 000 A計算，準確等級為5P20級，變比應改為1 500/5，廠用側和脫硫側兩側TA均進行了更換，更換后型號為 LZZBJ9-10，變比為1 500/5，準確等級5P20，額定輸出15 VA。

b．增大電流互感器容量。根據電流互感器二次繞組串接后，變比不變，準確度不變，容量增加一倍，其允許負載阻抗增大一倍的原理，將脫硫側TA兩組保護5P20級的同名相二次繞組串接，廠用側保持原來二次接線不變。

c．增大二次電纜截面，減小二次阻抗值。再敷設一條由廠用側至脫硫側電纜，線徑為4 mm2，與原線徑為2．5 mm2的電纜并接在差動保護電流回路里。廠用側采用原二次電纜不變。

d．測試廠用側和脫硫側TA二次負載。廠用側TA 二次負載為:A 相0．26 Ω，B 相0．28 Ω，C 相 0．26 Ω，與未更換TA前二次負載基本一致。脫硫側TA 二次負載為:A 相 0．76 Ω，B 相 0．78 Ω，C 相 0．76 Ω，比原來降低了 6．14 Ω。

4 改造效果及結論

a．更換TA及增大脫硫側二次電纜截面后，按照DL/T 995—2006第8．2．3中要求，用一次電流測量電流差動保護各組電流互感器的相位及差動回路中的差電流，帶負荷后測得脫硫電源差動兩側的二次電流及差流見表1。結果相位合格，差流最大值為0．008 A，小于0．02 In(電流互感器二次額定值)的要求。

表1 帶負荷脫硫電源差動保護高低壓側的二次電流及差流值 A

改造后，在ECS監控后臺調取脫硫系統啟動增壓風機數據時，從錄波圖中可以看出，波形正常，沒有TA飽和現象，選取錄波圖中任一組二次電流值數據為:廠用側A相電流為7．4 A，B相電流為7．1 A，C相電流為7．5 A，脫硫側 A 相電流為7．4 A，B相電流為7．1 A，C相電流為7．5 A，差流幾乎為零，結果正常。

現場通過對6 kV脫硫電源差動保護TA及接線的改造，消除了由于電流飽和造成差動保護誤動的隱患，提高了保護動作的可靠性，保證了6 kV設備的穩定運行，為電網提供安全、穩定的運行打下了堅實的基礎。