机端TA故障致主变差动保护动作的分析及预防

宋俊峰，曹建民，李 沛，吴跃恒

（1.国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002；2.河南能信热电有限公司，河南 许昌 461000）

机端TA故障致主变差动保护动作的分析及预防

宋俊峰1，曹建民1，李 沛2，吴跃恒2

（1.国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002；2.河南能信热电有限公司，河南 许昌 461000）

介绍了某电厂因发电机机端TA二次引出线烧断而引起主变差动保护动作的事故，分析了保护装置的动作情况和TA二次线烧断的原因，提出了整改措施。为避免TA运行时二次侧开路事故，从开路原因和设备维护上提出了合理化建议。

主变；差动保护；TA二次引出线；灭磁开关

0 引言

某电厂2台210 MW汽轮发电机组采用发变组单元接线。1号机组于2008年9月并网运行，机组配置许继WFB-800型微机发变组成套保护装置，电气量保护按A，B柜双重化配置，A，B柜均配置了1套发电机电气量保护WFB-801和主变电气量保护WFB-802。发电机中性点配置了4组套入式TA（1TA-4TA），机端配置了5组套入式TA（5TA-9TA）。其中，中性点1TA（2TA）与机端8TA（9TA）构成了B（A）柜发电机差动保护，机端8TA（9TA）分别与220 kV出线侧TA、高厂变高压侧TA的不同二次绕组构成了B（A）柜主变差动保护。2015-06-16，在该厂1号机组运行中，发电机机端A相8TA二次引出线烧断，保护B柜主变差动保护动作，出口开关跳闸，解列停机。

1 事故经过和现场处理

2015-06-16，电厂1号 机 组 有 功 负 荷181 MW，无功负荷113 Mvar，发电机出口电压16 kV，三相定子电流分别为7 630 A，7 724 A，7 742 A，机组正常运行。22：25，1号机组主变高压侧开关和灭磁开关跳闸，主汽门关闭，6 kV厂用电自动切换，CRT（显示器）显示“发电机差动回路断线”、“主变差动保护动作”光字牌。检查保护动作情况，发变组保护A柜无信号发出。

22：24：37：947，保护B柜WFB-801装置报“机端TA断线”，闭锁发电机差动保护。事故报告如表1所示。

表1 WFB-801装置事故报告

22：25：22：848，保护B柜WFB-802装置报“主变比率差动保护A相动作”，致机组全停。事故报告如表2所示。

表2 WFB-802装置事故报告

检查发电机、主变、高厂变一次系统无异常，根据现场检查情况和保护动作情况（保护A柜没有动作信号发出，且机端A相TA无二次电流），分析故障点可能出在机端TA回路。在打开机端A相第8组TA二次接线盒后，发现该组TA二次引线在接线端处烧断，套在螺栓上的接线环已烧熔附着在螺栓上，接线环上下均未使用垫片，直接用螺母紧固。事故现场照片如图1所示。

图1 TA二次线烧断情况

对烧断的二次引线进行更换，并对该相TA进行伏安特性试验、直流电阻测试、绝缘测试，数据全部合格后，1号发变组恢复备用，机组启动并网。

2 保护装置动作分析

2.1 发电机差动回路TA断线动作分析

基本参数：发电机Ie=9 056 A，TA变比12 000/5，二次侧In=3.773 A。

许继WFB-801装置发电机差动回路TA断线判据为：当任一相差动电流大于0.15倍的额定电流时，启动TA断线判别程序。

在同时满足下列条件时，认为TA断线：

（1） 本侧三相电流中至少一相电流不变；

（2） 最大相电流小于1.2倍的额定电流；

（3） 本侧三相电流中至少有一相电流为0。

该厂差动回路TA断线保护投入情况为：保护投退控制为保护投入，取1；TA断线闭锁差动保护功能选择投入。

依据发电机TA断线判据和动作报告分析，TA断线动作并闭锁发电机差动保护动作行为正确。

2.2 主变差动保护定值及保护动作分析

主变差动保护基本参数如表3所示。

表3 主变差动保护基本参数

许继WFB-802装置主变比率制动差动保护动作方程为：

其中：Iop为差动电流，Iop.0为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Ires.0为最小制动电流整定值，S为比率制动特性斜率，In为基准侧电流互感器的额定二次电流。

在该次事件中，最小动作电流值按躲过正常变压器额定负载时的最大不平衡电流整定，该厂实取Iop.min=0.4 In=1.53 A；起始制动电流值该厂按主变高压侧额定电流整定Ires.0=3.817 A。根据主变比率制动差动保护原理和动作报告分析认为，差动保护动作行为正确。

根据河南电力试验研究院下发的“TA断线保护”定值和TA断线保护判据，TA断线侧最大相电流为3.37 A，保护设定额定电流为2.007 A，最大相电流大于1.2倍的额定电流，TA断线保护不动作，因此不闭锁主变差动保护。这就是发电机机端TA断线未闭锁主变差动保护的原因。

3 TA二次开路原因分析

根据发变组保护动作报告及故障后现场检查情况分析，事故原因和现场不符合项如下。

（1） 设备安装期间，A相TA二次引出线施工工艺差，质量不到位，线芯受损，造成引线在接线端处烧断，是引起主变差动保护动作的主要原因。施工人员在施工中剥线和做弯的力度控制不当，造成内部线芯受损，并且受损部位被电缆绝缘皮和线号管遮挡，使得检修人员在历次机组检修过程中均未发现此隐患。

（2） 发电机出线罩区域振动大，电缆接线头长期在高频振动中反复扭折，加剧了电缆受损程度，也是引起主变差动保护动作的另一个重要原因。

（3） 接线环烧熔附着在螺栓上。分析原因是A 相TA二次侧引出线接线环与接线柱连接时未使用垫片，直接用螺母进行紧固压接（检查发电机机端和中性点各TA均为此种接线方式）。在机组运行期间由于出线罩处振动的原因，紧固螺母会松动，导线接触面积减小，接触电阻增加，造成接线环发热，最终接线环烧熔附着在螺栓上。此外，在事故处理时发现发电机TA所处环境散热效果差，实测接线盒温度高于60 ℃，这种情况会加重二次引出线氧化程度，引起设备不正常发热。

4 事故整改措施

（1） 对发变组保护回路以及重要辅机的TA二次引线进行了排查，重点是检查电缆有无损伤、电缆接线环与接线柱连接方式是否符合规范，接线环绕向是否符合规定（应为顺时针方向）。对检查出有损伤的电缆进行更换，并在电缆接线环与接线柱连接时使用垫片，增大接触面积。

（2） 将二芯硬电缆更换为多股软铜线，增加电缆的韧性，减小机组振动对接线端子的影响。

（3） 改善TA工作环境，降低接线端子盒温度，以减小温差变化对设备产生的劣化。

5 建议

目前我国已投产或在建机组均为大容量机组，发电机、变压器容量都很大，TA变比也很大。当TA二次侧线圈开路时，会产生危险的过电压，损坏二次电缆和保护装置，甚至引发火灾事故，严重威胁电厂的安全运行，因此要尽量避免此类事故的发生。

从近几年因TA故障导致的安全事故来看，造成TA二次侧开路的原因主要有施工工艺不当、试验人员工作失误和设备质量存在缺陷等。为防止TA发生故障，从开路的原因和设备日常维护上考虑，提出以下建议。

（1） 设备厂家提高制造质量，防止出厂设备带有先天性缺陷。

（2） 设备安装期间施工人员要按照标准提高施工工艺，业主方加强对施工工艺的监督检查。

（3） 室外端子箱、TA接线盒内的端子排螺丝和垫片要采用镀锌螺丝，防止因受潮生锈接触不良。

（4） 在TA保护校验、预试等作业中，要进行二次回路直阻测量。工作结束后，要复查电流回路连接片是否连接可靠、接线端子是否拧紧。在紧固端子时，用力要适当，避免对线芯造成损坏。

（5） 建立对重要保护的TA二次回路的巡查制度，尤其是要将TA根部、就地TA端子箱和保护屏内电流回路接线端子等部位纳入重点巡视项目。

（6） 加强设备的远红外测温巡视，将TA二次回路测温纳入到定期工作中去，以便尽早发现设备隐患。

（7） 利用发变组微机保护的实时监测功能，开展定期监测各差动回路的采样值，各相差动电流、制动电流，做好劣化分析。

1 张慧山.一起CT二次回路开路事故的分析［J］.电力安全技术，2013，15（2）：32-33.

2 唐芳轩.电流互感器故障使发电机差动保护动作分析［J］.电力系统保护与控制，2004，32（1）：63-64.

2015-12-16；

2016-02-16。

宋俊峰（1975-），男，工程师，主要从事发电厂电气设备点检维护工作，email：kfsjf19751220@163.com。

曹建民（1974-），男，工程师，主要从事发电厂集控运行技术管理工作。

李 沛（1987-），女，工程师，主要从事发电厂节能技术管理工作。

吴跃恒（1987-），男，工程师，主要从事发电厂安全技术管理工作。