主变压器差动保护误动的案例分析

刘森

(国能生物发电集团有限公司，北京 100083)

0 引言

主变压器是发电厂中重要的电气设备，它起着倒送厂用电和将发电机发出的电能送到电网上的作用，一旦主变压器出现故障，整个机组就要停运。为了确保机组的安全稳定运行，发电厂都将差动保护作为主变压器主保护之一，要求动作准确、快速。在微机保护装置中，通常采用的是比率制动原理的差动保护。

1 某生物质电厂主变压器概况

国能集团某生物质电厂坐落在江西境内，厂内有1台容量为30 MW的机组，发电机－变压器组(以下简称发变组)采用单元接线方式，其接线方式如图1所示。主变压器容量为40 MV·A，在机组启动时，从系统倒送厂用电带厂用负荷，并网后将发电机发出的电能送上电网。该电厂主变压器差动保护配置的是南瑞继保电气有限公司生产的RCS9671C变压器差动保护装置，采用比率制动原理。

2 主变压器故障过程

主变压器出现故障前，机组正在启动，110kV电网电源通过主变压器倒送供给10 kV厂用母线，111刀闸、111断路器、9112断路器在合闸状态，901断路器在断位。运行值班员逐步启动各个厂用电动机。2011－12－15 T 09:11，主控室警铃响，主变压器差动保护动作，111断路器、9112断路器跳闸。

3 保护动作情况和现场设备检查

图1 单元接线方式

在电子间检查发变组保护B柜内的主变压器差动保护装置，出现了“跳闸”红灯亮的动作信息:“2011－12－15 T 09:11:00.122，差动保护出口，电流为 0.52 Ie”。

检查主变压器差动保护装置，整定值设置正确，Id=0.5Ie，ISD=6Ie，差动电流大于整定值0.02Ie，造成主变压器差动保护动作。检查主变压器其他保护、厂用分支保护速断、过流都未动作。机组跳闸前，询问锅炉专业人员，此时他们正在启动引风机，检查引风机电动机保护装置，其速断、过流没有动作。

现场对一次设备进行了检查，其中包括主变压器本体外观、111断路器和相应电流互感器外观、9112断路器和相应电流互感器外观及901断路器柜。对主变压器两侧导线外观也进行了仔细检查，都未发现问题;对引风机电动机本体及断路器柜进行了检查，也没有发现问题。

4 RCS9671C变压器差动保护装置

RCS9671C变压器差动保护装置由多微机实现差动保护，其中包括差动速断保护和比率差动保护。RCS9671C装置中的比率差动保护采用三折线比率制动原理，性能先进，其动作特性如图2所示。

图2 RCS9671C变压器差动保护装置动作特性

在图2中，Id为动作电流，Ir为制动电流，Icdqd为差动电流启动值，Kbl为比率差动制动系数，Ie为变压器的额定电流，阴影部分为保护动作区。

比率差动保护的动作方程如下:

比率制动特性在微机保护上的优越性体现在其动作电流不是固定不变的，它随着外部短路电流的增大而增大，所以，它能保证区外故障不误动，同时对内部短路又有较高的灵敏度。

5 主变压器差动保护动作原因分析

经请示调度批准，2011－12－15 T 10:55，主变压器重新送电，合上9112断路器，10 kV母线带电正常。检查主变压器差动保护装置，差动电流Id=0.17Ie，明显偏大。绘制主变压器差动保护电流向量图，如图3 所示。IA=0.7 A∠0°，IB=0.1 A∠ －20°，IC=0.12 A∠70°，Ia=0.72 A∠ －150°，Ib=0.72 A∠90°，Ic=0.72A∠－30°。初步判断为主变压器高压侧电流互感器B，C相断线。

图3 主变压器差动保护电流向量图

5.1 电流互感器防开路保护装置的检查

申请停电后，仔细检查了主变压器110 kV侧差动用电流互感器，检查结果外观正常，检查二次端子箱无异常。打开电流互感器防开路保护装置箱，实物如图4所示，拆除引出线端口S1，S2的接线，用万用表测量各装置S1，S2之间的电阻，发现箱内从右数第1个保护装置的电阻值为零，说明所连接的电流互感器二次侧线路短接了。

主变压器110 kV侧差动用电流互感器是山东某公司生产的型号为LVQHB－110W2电流互感器，变比为600/5，PLB－1(5)型二次防开路保护装置，在每个电流互感器二次绕组出口都并联1件PLB－1(5)型二次防开路保护装置，如图5所示。电流互感器二次侧严禁开路，正常时保护装置2条引线间呈现绝缘状态，运行中二次回路断开时二次绕组产生过电压使保护启动，装置的2条引线间呈现短接状态，避免了开路后产生高电压造成人身伤害、设备损坏的事故发生。

图4 电流互感器防开路保护装置箱

图5 PLB－1(5)型二次防开路保护装置

5.2 主变压器差动保护动作原因分析

检查结果，主要是主变压器110 kV侧差动用电流互感器防开路保护动作将其二次侧短接，致使主变压器差动保护电流回路短路，B，C相回路无电流。在主变压器差动保护电流回路中出现不平衡电流，Id=0.17 Ie。启动引风机电动机，主变压器差动保护原本可躲过电动机启动电流，但加上不平衡电流后，差动电流大于整定值，造成保护动作跳机。

6 事故处理

将已经动作的电流互感器防开路保护装置复位，即采用专用的9～12 V直流电源(所需能量极小，一般电池即可)按标志的极性将电压加在保护装置顶部的复位端子处。测量S1，S2之间的电阻无穷大，说明已经复位，恢复保护装置的正常接线。

2011－12－15 T 16:23，主变压器重新送电，机组启动。检查主变压器差动保护装置，差动电流值为0。17:05，启动引风机电动机，主变压器差动保护正常。

7 反事故措施及对策

此次主变压器差动保护动作的原因是电流互感器防开路保护装置误动，为防范此类事件重复发生，建议采取如下措施。

(1)联系山东电流互感器生产厂家的技术人员，利用机组停机检修时间，全面检查产品质量。

(2)在日常巡视时，检查主变压器差动保护装置差流值Id是否为0，以便及时采取措施。

(3)在主变压器送电前，加强电流互感器防开路保护装置的检查。

1)外观检查要求。外壳完好，引入接线与二次接线端子的压接应紧密牢靠、接触良好。

2)二次绕组对地绝缘应符合要求。

3)短路接点位置状态检查要求。拆除防开路保护装置与电流互感器的连接，测量S1，S2两点间电阻，万用表应显示最大值，确保二次侧不短接。

(4)对曾经动作过的防开路保护装置应做试验，确认正常。

1)复位功能试验。保护装置的复位端子上标有“+”、“－”极性，加入的电源与所标极性吻合时，装置由保护动作状态复位为待命状态(即两端子由短路状态变为绝缘状态);当极性与标记相反时，则将产生保护装置动作的效果(即相当于保护动作，两端子由绝缘状态变为短路状态)。

2)保护装置动作试验。将二次回路断开后，在一次回路通过不小于5%Ie，在一次回路中接入电流互感器，显示保护装置动作并将出线短路为正常。试验完毕，应及时将保护装置恢复至正常状态。

(5)将此故障处理案例通报给其他兄弟电厂，其目的是加强检查，引以为鉴。

8 结束语

通过此起由电流互感器防开路保护误动造成主变压器差动保护动作案例的分析，进一步加深了对RCS9671C变压器差动保护装置和电流互感器防开路保护装置的认识。同时也说明了应加强检查和工作责任心，以确保主变压器差动保护的正确运行，主变压器的安全和正常运行关系到电厂机组的正常运行和经济效益。在国能生物发电集团有限公司新建电厂的主变压器送电前，应加强对相关保护装置的检查，以确保设备和机组安全、稳定运行。

［1］火力发电职业技能培训教材编委会.继电保护［M］.北京:中国电力出版社，2004.