引风机差动保护误动作原因分析与处理

刘同胜

(中国大唐集团有限公司辽宁分公司，沈阳110000)

2 MW及以上的高压电动机或2 MW以下中性点具有分相引线的高压电动机，当电流速断保护灵敏度不够时，均应装设纵联差动保护。随着电力系统的不断发展，发电厂机组容量也日益增大，若配备差动保护的辅机在试转和运行过程中经常遇到差动保护误动的现象，将严重威胁机组安全稳定运行。某电厂在启动引风机过程中，引风机差动保护误动作。下面就此问题分析差动保护特性，并提出2种解决方法。

1 事件经过

2016年9月7日某350 MW机组启动引风机过程中，引风机差动保护动作。差动保护误动作故障记录见表1。

表1 引风机差动保护动作记录1 A

从表1可以看出:在引风机启动过程中，A相差动电流为2．866 A，制动电流为3．816 A;B相差动电流为3．811 A，B相电流为3．606 A，A 相与 B相比例制动差动保护均动作。C相电流在启动过程中，制动电流5．116 A远大于差动电流0．014 A，C相比例制动差动保护未动作。

随后更改保护定值中的控制字，比率启动时延时投退改为“投入”，即启动后延时120 ms再投入比例差动保护。

2016年9月12日，启动引风机过程中，再次发生差动保护误动作的情况。差动保护误动作故障记录见表2。

表2 引风机差动保护动作记录2 A

2 现场设备参数

2．1 差动保护动作特性

式中IT、IN分别为机端、中性点互感器电流。引风机差动保护整定值:电动机额定电流0．8 A，差动速断保护电流4．0 A，最小动作电流 Idzmin=0．5 A，最小制动电流Izdmin=0．8 A。差动保护动作曲线见图1。各保护(比率差动制动系数，差动速断启动时投退，差动速断启动延时投退，比率差动启动时投退，比率启动时延时投退，比率启动时比率投退)都为投入状态。

根据定值投入情况，在电机启动期间，比率差动保护延时120 ms投入，比率差动保护斜率为0．8。

由于差动斜率取值范围在0．3～0．8，因此此次引风机保护误动作，不是由于定值整定不合理造成的，也无法通过提高保护动作的门槛值来抑制在电机启动暂态过程中的差动保护误动情况。

图1 差动保护动作曲线

2．2 电流互感器参数

中性点、机端电流互感器型号 LZZBJ9-12/175b/2，额定输出15 VA，额定变比600/1，准确级5P20。

通过现场测量电动机机端及中性点的二次负载，电动机机端TA二次负载为0．4 Ω，电动机中性点二次负载为 2．5 Ω。

3 电流互感器误差检查

通过上述分析判断此次引风机差动保护的误动作，是由于电流互感器的误差所引起的。通常对电流互感器误差特性分为2个方面分析，稳态误差与暂态误差。

3．1 TP级和P级电流互感器

电流互感器的准确级次分测量级、稳态保护(P)级和暂态保护(TP)级。差动保护的快速动作应使发电机两侧电流互感器在变换电流时的暂态特性好并尽可能一致，以免出现过大的暂态不平衡差动电流和比按线性计算值小的制动电流，从而避免纵差保护的误动作。为此，人们采用暂态保护(TP)级电流互感器。用于继电保护的P级电流互感器并不考虑暂态误差，仅考虑稳态误差，只保证稳态误差要求。一次电流In之比，标准值为5、10、15、20、30。例如，5P20表示5P级电流互感器在20倍一次额定电流下，其复合误差εc≤±5%;10P20表示10P级电流互感器在20倍一次额定电流下，其复合误差εc≤±10%。

3．2 电流互感器常规试验检查

电流互感器常规试验检查主要包括变比、极性检查，直流电阻测试，拐点电压及电流，伏安特性几项，测试结果见表3、表4。电流互感器拐点电压也称饱和起始电压，即线性度有较大变化的起始点。

表3 电流互感器相关特性试验结果

表4 电流互感器伏安特性

表3中的互感器变比、极性试验结果均符合DL/T 596—2005《电力设备预防性试验规程》;表4试验结果与厂家提供的曲线比较无明显差别。

3．3 电流互感器10%误差曲线校验

电流互感器接入负载后的等值电路见图2，其中I1、I2分别为一、二次电流;Ie为额定电流;Z1、Z2分别为一、二次侧阻抗;E为感应电动势，Zen为二次负载阻抗。通过电流互感器特性曲线，计算10%误差特性曲线，测量结果见表5，U2为电流互感器二次电压。

图2 电流互感器接入负载后的等值电路

测量保护回路电流互感器阻值，满足 DL/T 596—2005规定的10%误差要求，因此排除了其稳态差动引起差动保护误动作的可能。

3．4 减小电流互感器暂态误差方法

适当提高最大制动系数 Kres．max;选择二次额定容量较大的互感器，尽量减小二次实际负荷S2;适当增大一次额定电流，减小二次额定电流。

表5 电流互感器10%误差曲线测量数据

4 解决方案

该机组引风机在启动过程中，差动保护误动作是由于电流互感器暂态误差所引起的。通过对差动保护故障数据分析，解决启动期间差动保护方法有两种:一是将控制字，比率启动时延时投退“投入”，即在启动期间闭锁比率制动保护120 ms;二是减小差动保护电流互感器回路二次电缆的阻抗。

此外还有两种情况有可能发生差动保护误动作:厂用电切换过程中，由于切换相角大，产生很大的冲击电流;电动机在自启动过程中，也有可能发生类似情况。对于此类问题主要的解决方法包括:加大电流回路电缆截面积，较小阻抗;选择多绕组互感器，将两个绕组串联使用;适当增加比例制动系数。

如果上述方法均未得到解决，可以更换电流互感器来得到最终的解决，其变比为额定电流的2．0～2．5 倍。

5 结论

在大型电动机启动过程中，经常会导致差动保护误动作，其原因包括二次接线错误，定值整定不当，电流互感器二次负载不满足10%误差曲线要求，电流互感器暂态误差。此次引风机差动的主要原因为电流互感器暂态误差引起，最终通过加大电流回路电缆截面积及改变启动过程中差动保护控制字的方式予以解决。