某變電站主變保護(hù)動(dòng)作分析

馮建偉，萬(wàn) 路

（華能瀾滄江水電股份有限公司苗尾·功果橋水電廠，云南 大理672708）

0 引言

某水電站裝機(jī)容量4×225 MW，保證出力151.3 MW，年發(fā)電量40.41億kW·h，年利用小時(shí)數(shù)4 490 h。工程主要任務(wù)以發(fā)電為主，按無(wú)人值班設(shè)計(jì)。110 kV某變電站作為該水電站建設(shè)時(shí)期的施工電源，在電站建設(shè)結(jié)束后作為該水電站廠用電系統(tǒng)外來(lái)電源，對(duì)于廠用電系統(tǒng)可靠性具有重要意義。

筆者通過(guò)對(duì)110 kV某變電站2號(hào)主變低壓側(cè)短路故障現(xiàn)象、影響及理論分析，綜合主變差動(dòng)保護(hù)裝置在故障時(shí)刻電氣量、故障錄波電氣量的相互印證，計(jì)算分析、判斷主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的正確性及可能的故障點(diǎn)。

1 事件經(jīng)過(guò)

2018年12月24日10：56，110 kV某變電站監(jiān)控報(bào)出“＜?jí)螀^(qū)＞計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)UPS 2號(hào)整流柜異常、400 V 1號(hào)機(jī)組b段進(jìn)線斷路器4312分閘、400 V 1號(hào)機(jī)組自用電a、b段聯(lián)絡(luò)斷路器4310合閘、400 V第1組照明用b段進(jìn)線斷路器4512分閘、400 V第1組照明用a、b段聯(lián)絡(luò)斷路器4510合閘、400 V第4組公用電b段進(jìn)線斷路器4642分閘、400 V第4組公用電a、b段聯(lián)絡(luò)斷路器4640合閘、400 V第1組公用電b段進(jìn)線斷路器4612分閘、400 V第1組公用電a、b段聯(lián)絡(luò)斷路器4610合閘”、信號(hào)報(bào)出后立即通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面檢查發(fā)現(xiàn)10 kV廠用電Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ段電壓均為零。

運(yùn)行值班人員隨即對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查發(fā)現(xiàn)，12月 24日 10：56：15，某變電站 110 kV 2號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)變電站10 kVⅡ段進(jìn)線002斷路器及110 kV 2號(hào)主變高壓側(cè)102斷路器，導(dǎo)致10 kV廠用電Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ、變電站10 kVⅡ段失電。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

該變電站110 kV 2號(hào)主變轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)后，專業(yè)人員對(duì)某變電站110 kV 2號(hào)主變保護(hù)屏內(nèi)保護(hù)裝置運(yùn)行情況及二次接線、電流互感器至保護(hù)屏二次回路進(jìn)行了檢查。

2.1 繼電保護(hù)裝置檢查情況

該變電站110 kV 2號(hào)主變配置南瑞繼保型號(hào)為PCS-9671 N的變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置，裝置于2015年5月投入運(yùn)行后未發(fā)生任何回路、硬件缺陷與異常。

依照編號(hào)為《110 kV某變電站-110 kV 2號(hào)主變-PCS-9671 N差動(dòng)-201501》的定值單對(duì)該變電站110 kV 2號(hào)主變保護(hù)裝置定值進(jìn)行檢查，裝置現(xiàn)行定值與定值單完全一致。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，該變電站110 kV 2號(hào)主變配置南瑞繼保型號(hào)為PCS-9671 N的變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置比率差動(dòng)保護(hù)及差動(dòng)速度保護(hù)功能正常。

2.2 保護(hù)電流回路檢查情況

PCS-9671 N變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置使用的兩組電流量分別為主變高壓側(cè)電流互感器1 LH線圈（100/5 10 P20級(jí)）和主變低壓側(cè)12 LH線圈（1000/5 10 P20級(jí)）。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，電流互感器1 LH線圈二次接線經(jīng)102斷路器端子箱轉(zhuǎn)接后接入2號(hào)主變保護(hù)屏，端子接線緊固，主變低壓側(cè)12 LH線圈二次接線經(jīng)002斷路器柜內(nèi)端子排轉(zhuǎn)接后接入2號(hào)主變保護(hù)屏，端子接線緊固。

為確保CT二次回路正常，采用繼電保護(hù)測(cè)試儀由102斷路器端子箱、002斷路器柜內(nèi)端子排進(jìn)行保護(hù)裝置采樣測(cè)試，保護(hù)裝置采樣正常，CT二次回路并不存在異常。

主變高低壓側(cè)電流分別接入保護(hù)裝置一側(cè)、三側(cè)電流通道，進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算，主變?yōu)閅D11接線方式，保護(hù)裝置設(shè)備參數(shù)定值項(xiàng)與此一致，如圖1所示。

圖1 差動(dòng)保護(hù)定值

2.3 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作正確性檢查

由PCS-9671 N變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置整組動(dòng)作報(bào)告可見(jiàn)（圖2），保護(hù)動(dòng)作時(shí)，A、B相差動(dòng)電流為6.624Ie和6.628Ie，均大于差動(dòng)速動(dòng)定值6.5Ie。

圖2 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告

3 故障類型分析

3.1 繼電保護(hù)波形分析

通過(guò)檢查保護(hù)動(dòng)作時(shí)的保護(hù)波形，見(jiàn)圖3，主變高壓側(cè)電流在故障時(shí)刻突然增加，A、B相差流幅值相等、相位相反，主變高壓側(cè)電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，判斷為A、B相間短路故障。

圖3 差動(dòng)保護(hù)波形

3.2 故障錄波波形分析

通過(guò)檢查保護(hù)動(dòng)作時(shí)的保護(hù)波形，如圖4，故障時(shí)刻主變低壓側(cè)A、B相電壓下降，主變高壓側(cè)電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，低壓側(cè)三相電流均為0，則從波形取點(diǎn)計(jì)算如下：

IA=9 A∠0°，IB=17.4 A∠180°，IC=8.45 A∠0°；

Ia=0 A，Ib=0 A，Ic=0 A。

則高壓側(cè)校正電流為：

可見(jiàn)，A、B相電流幅值基本相等，且方向相反，C相電流較小，符合A、B相相間短路故障的特點(diǎn)。

4 故障位置判斷

通過(guò)查看故障錄波，如圖5、6所示故障時(shí)刻主變高壓側(cè)三相電壓正常，無(wú)明顯畸變，低壓側(cè)A、B相電壓降為0。故障時(shí)刻主變高壓側(cè)電流A、C相電流幅值、相位均相等且為B相一半，低壓側(cè)三相電流均為0。

圖4 故障錄波波形

圖5 主變高低壓側(cè)電壓波形

首先主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障點(diǎn)位于主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，主變高壓側(cè)三相電壓正常，無(wú)明顯畸變，故障點(diǎn)位于主變低壓側(cè)CT以上區(qū)域，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，封閉母線橋是重點(diǎn)檢查區(qū)域。打開(kāi)封閉母線橋發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)架空母線存在A、B相短路的現(xiàn)象。

圖6 主變高低壓側(cè)電流波形

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置錄波、故障錄波裝置錄波數(shù)據(jù)以及其他故障電氣量的綜合分析，計(jì)算故障時(shí)的主變高、低壓側(cè)電流，判斷故障區(qū)域與故障類型，有助于準(zhǔn)確判斷故障范圍，方便對(duì)于電氣設(shè)備故障點(diǎn)的查找。