主变差动保护动作故障分析与处理

傅铁军

（晋江天然气发电有限公司，福建晋江362251）

主变差动保护动作故障分析与处理

傅铁军

（晋江天然气发电有限公司，福建晋江362251）

GT-801B型主变保护装置差动保护动作告警情况，分析故障原因，为其他型号主变保护处理类似的故障提供参考。

DGT-801B主变保护；波形；差流越限；TA断线；LCI

0 前言

晋江某燃气电厂是福建LNG总体项目的10个子项目之一，属于国家重点建设项目。一期建设规模为1528 MW，配4台F级（382 MW）燃气——蒸汽联合循环机组，总投资约50亿元。1#机于2009年1月投产，一期工程于2010年10月全部竣工。晋江燃气电厂是福建“十一五”重要电源点建设项目，它的建设有利于能源和环境协调发展，实现能源可持续发展，对优化福建能源结构，改善电网电源结构和运行条件，减少环境污染，增强电网的调峰能力，促进地方经济发展等，均具有重要意义。

4台F级燃气——蒸汽联合循环发电机组，属于GE STAG 109FA SS（S109FA）系列。每套机组由1台PG9351FA型燃气轮机、1台D10蒸汽轮机、1台390H型发电机和1台NG-109FAR型余热锅炉组成。4台主变压器保护均配备为某国企的DGT-801B型数字式微机保护装置，采用双重化配置。发电机采用美国通用电气GE公司技术、哈电集团制造的390H全氢气冷却发电机。励磁系统采用6 kV厂用母线供励磁变的EX2100静态励磁系统。正常运行时，发电机出口电压为19 kV，经发电机出口断路器GCB与主变压器相连接，以单元制形式接入220 kV系统。在机组启动过程中，由GE提供型号为LS2100的负荷变频器LCI将发电机作为同步电机控制机组启动。发电机与主变压器之间装设断路器和隔离开关，厂用分支不装设断路器和隔离开关。在发电机与出口断路器之间的主封母上装设分支封母至发电机出口电压互感器柜。厂用分支接于主变低压侧，机组正常启停通过主变压器倒送厂用电源，发电机由GCB同期并网，无需做厂用电切换操作，以适应各种调峰运行方式的要求。

1 故障现象

1#机组是于2009年1月投产运行，保护装置投运已达7年之久，自2013年后，设备缺陷明显上升，装置内部问题开始突出，设备板件（包括CPU模块损坏、板件通道异常、滤波模块故障、出口I/O板件继电器老化、大背板老化、液晶控制板故障、保护继电器老化、二极管失灵等），其中CPU板件故障、保护信号及出口I/O故障比例占总故障量的75%以上，主要原因为电子元件和微型继电器老化。为此，于2015年8月对1#机主变压器保护装置进行CPU板升级改造工作。

该项工作升级完成后，1#机组远方监视后台分别于8月13日、21日、28日，在1#机组发启机令瞬间报“1#主变压器保护B屏告警”信号，检修人员现场检查保护屏无任何告警记录，现场查看保护屏的各支路电流、电压均正常，差动回路差流也显示正常。

2 问题分析

因该类故障发生时，现场无任何告警记录，无法及时判断故障发生的原因。初步分析有：①出口I/O板误报信号。②一些报警信号，保护装置不会启动录波和记录功能。经与厂家沟通和分析，初步判断为“差动启动告警”存在问题，因该类告警发信时，保护装置不会启动录波和自动记录。初步将该类告警信号接入机组故障录波器，在下次发信时确保有波形数据，便于分析与处理。

2.1 后续数据及波形

（1）变压器差动保护原始资料。厂变高压侧电压19 kV，CT变比1000/5，一次接线角形，二次接线星形。

厂变低压A分支侧电压6.3 kV，CT变比2500/5，一次接线星形，二次接线星形。

厂变低压B分支侧电压6.3 kV，CT变比2500/5，一次接线星形，二次接线星形。

变压器接线方式：Y/△-11，差动保护基准侧：19 kV，厂变低压侧平衡系数：0.479。

（2）主变压器差动保护定值。启动电流Iq＝1.52 A，拐点电流Ig＝2.13 A，额定电流Ie＝3.04 A，速断倍数Ics＝5，比率制动系数Kz＝0.4，二次谐波制动比Kc＝0.15，差流越限定值（1/3）×Iq＝0.507 A。

（3）厂变差动保护故障录波波形。（图1）。

①厂变高压侧三相电流波形（保护装置录波）：

厂变高压侧三相电流波形（机组故障录波器录波），图2。

②厂变低压侧A分支三相电流波形（保护装置录波），图3。

厂变低压侧A分支三相电流波形（机组故障录波器录波），图4。

③厂变低压侧B分支三相电流波形（保护装置录波），图5。

④厂变差动保护三相差流波形（保护装置录波），图6。

图1 厂变高压侧三相电流波形（保护装置录波）

图2 厂变高压侧三相电流波形（机组故障录波）

2.2 厂变差动差流越限及TA断线动作分析

（1）工况。1#发电机在发电运行，当1#LCI开始拖动4#发电机运行时，1#高厂变差动保护报差流越限信号和TA断线信号。

（2）原因。1#发电机发电运行时，厂变A分支侧三相电流为0.4 A，厂变高压侧三相电流为0.7 A；当1#LCI开始拖动4#发电机运行时，厂变A分支侧出现一个类似涌流特性的电流（含有大量的直流分量、二次谐波和三次谐波含量），并且三相电流严重不对称，Ia＝0.6 A，Ib＝3.1 A，Ic＝2.9 A。同时厂变高压侧三相电流也伴随有类似的电流突变现象，Ia＝1.9 A，Ib＝3.1 A，Ic＝1.5 A。

图3 厂变低压侧A分支三相电流波形（保护装置录波）

图4 厂变低压侧A分支三相电流波形（机组故障录波）

图5 厂变低压侧B分支三相电流波形

图6 厂变差动保护三相差流波形

由于厂变A分支侧、厂变高压侧三相电流的同时突变，并且严重不对称，造成高厂变差动保护三相差流的出现，A相差流0.12～0.27 A，B相差流0.515～0.57 A，C相差流0.13～0.27 A，最大差流只出现在B相，且刚好大于差流越限定值0.507 A，处于临界状态，并且持续时间较短（机组故障录波器录波时刻为10-28-7h33＇17＂697，电流突变时刻为7h33＇17＂894，保护装置录波时刻为10-28-7h33＇18＂514，在此过程中，整个故障电流持续时间约为600 ms），故保护装置报出差流越限信号和TA断线信号。

3 结论

此次保护装置报差流越限信号和TA断线信号是在保护程装置程序升级后不久发生的，经厂家人员对现场录波数据分析，确定新版本差动保护的差流越限和TA断线发信的延时都是0.5 s，而之前版本差动保护的差流越限和TA断线发信的延时都是10 s，所以现场装置自投运后到保护程序升级前，差流越限和TA断线从未报过信号。为此，需重新将该两个保护定值改回原程序的10 s，以躲过LCI拖动机组启动瞬间的谐波含量，确保机组能够正常运行。

［1］国电南自公司主变差动保护动作分析材料[S].国电南自公司.

〔编辑王永洲〕

TM623.3

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.07