差动保护误动分析及改造

王济娟，赵利权，顾 婧

(1．大唐珲春发电厂，吉林 珲春 133303;2．国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021;3．吉林机电工程学校，吉林 吉林 132101)

电力系统中起保护作用的差动保护，一旦发生误动反而起不到保护作用，影响系统安全稳定运行。某厂2×330 MW燃煤汽轮发电机组发电机为T255-460型电机，励磁系统采用机端自并励方式。6 kV厂用系统继电保护装置采用CSC-241A型数字式变压器差动保护装置、CSC-241C型数字式厂用变保护装置、CSC-237A型数字式电动机综合保护装置，当机组投运后启动增压风机时，由于脱硫电源差动保护电流互感器(TA)的电流饱和造成差动保护误动，严重影响了6 kV设备运行的稳定性、供热的可靠性和机组的安全稳定经济运行。

1 现场概述

增压风机电动机型号为YKK1000-14，额定容量为2 200 kW，额定电压为6 000 V，额定电流为300 A。增压风机电源安装于6 kV脱硫母线段上，6 kV脱硫电源进线电源由6 kV厂用电供电，保护装置安装在6 kV厂用电侧，保护由CSC-241A型数字式变压器差动保护装置和CSC-241C型数字式厂用变保护装置共同组成，差动保护定值为:比率差动启动电流0．79 A，制动拐点电流1．57 A，比率制动系数0．5，二次谐波系数0．3。脱硫电源进线厂用侧和脱硫侧TA型号为LZZBJ18-10，变比为800/5，额定输出15 VA。脱硫侧 TA二次负载为6．9 Ω，厂用侧 TA二次负载为 0．26 Ω。

根据DL/T 995—2006《继电保护和电网安全自动装置检验规程》第中6．1．2．4条的规定，自电流互感器的二次端子箱处向负载端通入交流电流，测定回路的压降，按保护的具体工作条件和制造厂家提供的出厂资料，验算是否符合互感器10%误差的要求。试验时，用380 V交流电源、调压器、水电组、电流表做TA 10%误差曲线试验，厂用侧在TA二次绕组加100 A电流，流入保护的电流为75 A，该值除以100 A后为0．75，小于0．9，故电流互感器10%误差不合格。

脱硫系统在启动增压风机时，造成脱硫电源进线保护装置差动动作，厂用侧和脱硫两侧断路器跳闸。

2 故障分析

在电源控制系统(ECS)监控后台调取脱硫系统启动增压风机数据时，从录波图中看出脱硫侧A、C相波形发生畸变，而且脱硫侧C相波形严重畸变，包含有非周期分量和谐波分量，选取启动时半周期内的任一组二次电流值数据为:厂用侧A相电流为16．2 A，B 相电流为14．3 A，C 相电流为 17．8 A，脱硫侧A相电流为11．8 A，B相电流为14．2 A，C相电流为8．1 A，C相差流很大，远大于比率差动保护动作值。进行了离线计算，比较了厂用侧和脱硫侧A、C两相的电流(为了便于比较，将脱硫侧电流波形取反)，电流波形见图1、图2，可以看出脱硫侧的A相和C相电流具有明显的TA电流饱和特征，A相电流约在43 ms时饱和程度最大，且逐渐衰减，经历约3个半周期后，衰减至零。C相TA电流饱和程度比较严重，出现畸形波，约在45 ms时饱和最严重，且逐渐衰减，经历约3个半周期后，衰减至零。C相产生较大的差动电流，造成差动保护动作跳闸。故TA电流饱和是脱硫电源差动保护误动的原因。

图1 A相厂用侧和脱硫侧电流波形

图2 C相厂用侧和脱硫侧电流波形

3 改造措施

a．更换电流互感器。按整定计算中6 kV厂用段最大故障电流30 000 A计算，准确等级为5P20级，变比应改为1 500/5，厂用侧和脱硫侧两侧TA均进行了更换，更换后型号为 LZZBJ9-10，变比为1 500/5，准确等级5P20，额定输出15 VA。

b．增大电流互感器容量。根据电流互感器二次绕组串接后，变比不变，准确度不变，容量增加一倍，其允许负载阻抗增大一倍的原理，将脱硫侧TA两组保护5P20级的同名相二次绕组串接，厂用侧保持原来二次接线不变。

c．增大二次电缆截面，减小二次阻抗值。再敷设一条由厂用侧至脱硫侧电缆，线径为4 mm2，与原线径为2．5 mm2的电缆并接在差动保护电流回路里。厂用侧采用原二次电缆不变。

d．测试厂用侧和脱硫侧TA二次负载。厂用侧TA 二次负载为:A 相0．26 Ω，B 相0．28 Ω，C 相 0．26 Ω，与未更换TA前二次负载基本一致。脱硫侧TA 二次负载为:A 相 0．76 Ω，B 相 0．78 Ω，C 相 0．76 Ω，比原来降低了 6．14 Ω。

4 改造效果及结论

a．更换TA及增大脱硫侧二次电缆截面后，按照DL/T 995—2006第8．2．3中要求，用一次电流测量电流差动保护各组电流互感器的相位及差动回路中的差电流，带负荷后测得脱硫电源差动两侧的二次电流及差流见表1。结果相位合格，差流最大值为0．008 A，小于0．02 In(电流互感器二次额定值)的要求。

表1 带负荷脱硫电源差动保护高低压侧的二次电流及差流值 A

改造后，在ECS监控后台调取脱硫系统启动增压风机数据时，从录波图中可以看出，波形正常，没有TA饱和现象，选取录波图中任一组二次电流值数据为:厂用侧A相电流为7．4 A，B相电流为7．1 A，C相电流为7．5 A，脱硫侧 A 相电流为7．4 A，B相电流为7．1 A，C相电流为7．5 A，差流几乎为零，结果正常。

现场通过对6 kV脱硫电源差动保护TA及接线的改造，消除了由于电流饱和造成差动保护误动的隐患，提高了保护动作的可靠性，保证了6 kV设备的稳定运行，为电网提供安全、稳定的运行打下了坚实的基础。