恒运电厂#7发变组差动保护误动原因分析及对策

叶新锋

（广州恒运企业集团股份有限公司，广东广州 510730）

0 引言

恒运电厂位于广州电力负荷中心，总装机容量1 080 MW。其中#6、#7机组容量均为210 MW，主接线方式为发电机、主变压器组单元制，各自配置一厂用变。原采用的发变组保护由于设计落后，本身存在设计缺陷，已发生过两起因保护误动而导致机组跳闸的事故。

1 运行方式

2013年6月10日，#6、#7机组负荷各带160 MW，AGC投入。#7机组6 kV厂用VIIA、6 kV厂用VIIB、6 kV厂用VIIC段运行，6 kV厂用VIIC段电源开关601运行，电源开关602备用。

2 事故经过

6月10日09：43，#7发电机突然跳闸，负荷到0，汽机跳闸，锅炉MFT动作；“发变组差动保护动作”光字牌亮，6 kV厂用VIIA、VIIB段自投正常，6 kV厂用VIIC段电源开关601跳闸，6 kV厂用VIIC段母线失压。

事后，检查#7机厂用电系统，在6 kV厂用电室检查发现601开关“速断保护”动作，601开关跳闸，外部检查无异常。进一步的检查发现6013刀闸开关柜本体鼓起，拆下6013刀闸开关柜后盖板进行检查，发现柜内的地面有一只死老鼠，而6013刀闸C相下触头与柜体内壳体有放电痕迹，C相触头有小部分熔损；查阅故障录波器，发现#7机组厂用变A分支三相电流在短路故障时有三相电流突变和三相电压降低的现象。

3 原因分析

3.1 保护配置情况

#7机组发变组保护装置是选用国电南自公司的WFBZ-01保护，该发变组差动保护设计原理采用的是不完全差动接线，主变高压侧、发电机中心点CT均采用星型接线、减极性接法，差动保护范围为主变高压侧CT到发电机中性点CT，保护接线方式如图1所示[1]（不含虚线部分）。

图1 接线方式

3.2 保护动作问题分析

3.2.1 动作原因分析

事故发生后，现场检查，6013刀闸开关柜内的地面发现有一只死老鼠，6013刀闸C相下触头与柜体内壳体有放电痕迹。分析是老鼠窜入6013刀闸开关柜内引起6 kV厂用VIIC段三相短路（从601开关的故障录波可以看出，三相短路故障应发生在601开关的馈线部分，事后检查故障电流约为12 000 A），虽然6 kV厂用VIIC段电源进线开关601“速断保护”动作跳闸，但由于6 kV厂用VIIC段短路相当于#7厂用变低压侧短路故障，发变组差动保护中有差流，差动保护动作先于601速断保护动作，使机组保护动作全停。定值设定范围和实际设定定值如表1所示。

表1 保护动作定值

3.2.2 WFBZ-01发变组保护方程和定值[2]

比例制动动作方程：Id-Iq＞Kz(Iz-Izq)

Izq为拐点电流、Iq为启动电流、Id为差电流、Iz为和电流、Kz为比例系数。

二次谐波制动动作方程：KcId＞Id.2w

Kc为二次谐波制动比，Id为基波差电流，Id.2w为二次谐波电流。

3.3 分析结论

按照WFBZ-01发变组保护设计，当发变组主回路在主变高压侧CT1和发电机中性CT2之间发生三相短路、两相短路及两相接地短路时，保护均能正确动作。当厂用6 kV系统发生接地故障时（如图1示接地点），虽然故障点在发变组保护范围之外，但是发变组差动保护回路中仍存在差流，当差流达到保护动作值时，保护动作机组跳闸。主要原因是发变组差动保护在设计中未考虑将厂用分支作为差动制动回路，发变组差动保护始终会抢先动作，原有的设计上无法避免本次区外误动，这是属于设计上的缺陷。

4 对策措施

4.1 临修对策措施

针对该设计缺陷，可在本次停机时，进行临时改造。对发变组差动保护重新设计，在厂用变高压侧加装一组CT，与厂用变本身差动保护交差，将厂用分支电流引入发变组差动保护保护回路中，作为发变组差动保护制动回路。临修改造接线方式如图1所示（包括虚线部分）。

4.1.1 临修设备参数选型

本次临修改造在设备参数及选型方面，主变高压侧CT、发电机侧CT保持不变，增加了厂用变高压侧CT。根据差动保护设备选型原则和实际情况，厂用变高压侧CT参数与发电机侧CT参数相同。设备参数选型如表2所示。

表2 临修改造设备参数

4.1.2 临修保护整定

选用比率差动原理的差动保护，涌流闭锁判据选二次谐波制动。

（1）最小动作电流整定：

Iop.0=0.4Ie=0.95 A。

（2）起始制动电流整定：

Ires.0=1.0Ie=2.386 A。

（3）动作特性折线斜率整定：

（4）差动保护灵敏度校验：

（5）二次谐波制动系数Nec的整定：

Nec=差电流中二次谐波电流分量/基波电流分量=0.2。

（6）差动速断电流整定：

Iop.sd=5Ie=11.93 A。

（7）差流速断保护灵敏度校验：

差动保护出口瞬时动作于“全停”。

（8）差流越限：建议取（0.3-0.6）Iop.0，电流I=0.4×0.95=0.38 A，时间t=5 s出口动作于“发信”。

保护临时改造后，厂用6 kV侧母线及下级支路发生短路故障时，发电机和系统提供的短路电流与厂用分支电流互相抵消，发变组差动可靠制动，不会发生区外误动。

4.2 保护升级改造对策

4.2.1 升级改造依据及保护选型

根据电力系统要求，2002年初国家电力公司颁发了138号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》继电保护实施细则，电力继电保护要求双重化配置。#7发变组保护装置是选用国电南自公司的WFBZ-01保护，已难达到细则要求，#7机组发变组保护装置应当进行升级改造。根椐#7发变组实际情况和详细调研，建议选型南瑞RCS-985A型成套保护装置。原理图如图2所示。

图2 RCS-985A发变组差动原理图

如图2所示，发变组单元三块屏配置，A、B屏配置两套RCS-985A，分别取自不同的TA，每套RCS-985A包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失灵启动、非全相保护，其是发变组差动保护把厂用变及两侧低压分支均纳入了发变组差动保护范围。

4.2.2 RCS-985A比例差动保护特性及参数定义[3]

RCS-985A型发变组差动保护采用的是比率差动保护，其保护动作特性如图3所示。

RCS-985A比率差动动作方程如下：

图3 比率差动保护的动作特性

其中Id为差动电流，Ir为制动电流，Icdqd为差动电流起动定值，Ie为额定电流。

电流各侧定义：对于发电机变压器差动，I1、I2、I3、、I4分别为主变高压侧、发电机中性点侧、厂用变低压侧A、B分支电流，I5未定义。

比率制动系数定义：

Kbl为比率差动制动系数，Kb1r为比率差动制动系数增量；Kb11为起始比率差动斜率，定值范围为0.05～0.15，现Kb11取0.10；Kb12为最大比率差动斜率，定值范围为0.50～0.80，现Kb12取0.70；n为最大斜率时的制动电流倍数，固定取6。

保护升级更换后，取值按设计要求，能更为绝底地解决发变组差动保护缺陷问题，满足了继电保护实际运行中的需要，同时也符合《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》继电保护实施细则和电力继电保护要求双重化配置要求。

5 结语

这次事故的处理过程说明，运行中加强设备重要保护的管理和分析，对防止设备的保护误动作、减少机组非计划停运次数和保障机组的长期安全运行均有着非常重要的意义。根据电厂的实际情况和继电保护实施细则的具体要求，#7机组保护应当进行发变组保护临修和全面升级更换。按保护设计及兄弟电厂保护改造经验，#7机组通过上述方案改造后，运行参数能达到设计要求，能保证机组安全稳定运行。

［1］王维俭.发电机变压器继电保护应用［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［2］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［3］NARI-RELAYS.RCS-985发电机变压器组成套保护装置说明书［Z］.南京南瑞继保电气有限公司，2004.