某风电场主变保护装置频繁发电流互感器报警信号分析与处理

文/覃本炼

0 引言

近年来在国家对新能源发电的政策扶持下，新能源发电在电力系统中的占比逐年增加。新能源场站一次设备和二次设备运行情况正常与否，对电力系统的影响也随之逐年增大。因此，本文就某风电场主变保护装置频繁发电流互感器(CT)报警信号而采用理论与实际验证进行分析与处理，为风电场二次设备运行提供运维经验，以保障电力系统正常、安全稳定运行。

1 风电场主变参数

某风电场配置了两台主变，本次频繁发CT报警信号为#2主变保护装置，生产厂家为金智科技，型号为iPACS-5741，主要参数见表1。

表1 某风电场#2主变参数（部分）

2 频繁发信分析与排查过程

CT首次发信后，经查询故障录波文件和电力网络监控系统（NCS）后台文件，发现风电场110kV侧母线电压为115kV，35kV侧母线电压为36.5kV，电压、电流波形正常且无跳变情况；对波形文件进行序分量分析，无负序分量和零序分量产生，谐波满足电能质量标准规范要求。由此初步判定为保护装置误发信。但随后因多次发“CT报警”信号（见图1），判断保护装置误发信不成立，需要进一步排查原因。下面为排查及分析过程：

图1 NCS后台告警窗口记录信号

因风电场风机区域内风况改变，查看保护装置采样时，风电场流经#2主变的有功功率为5.58MW，此时保护装置A/B/C三相均采到差动电流，如图2所示。

图2 #2主变保护装置差动电流采样

在电压波形和电流波形都正常的情况下，保护装置采到显示有差动电流，首先排查CT二次极性是否抽取错误。经检查，#2主变高低压侧CT极性抽取满足180°接线（基建期间做实验得出，保护装置差动保护采用180°接线），现场检查发现为抽取靠各自母线侧极性，本次测量得到的低压侧电流折算到高压侧在误差范围允许内，可以认为相等。#2主变高低压侧二次电流测量数据如表2所示，相角是以110kV侧母线二次A相电压为基准测得。经分析，CT二次极性正确抽取。

按照保护装置配套说明书中解释，现场可以灵活根据变压器实际接线方式对保护装置进行设定，其中编号01为YN-y12接线方式，02为YN-d11接线方式。检查保护装置定值时发现，定值单上要求变压器接线方式整定为02，也与现场变压器实际接线方式一致，但实际保护装置输入01，与现场变压器接线方式不符，保护装置采集到差动电流为正确行为。

对于保护装置发出CT报警信号，说明书中给出的解释是，发出CT报警信号的出现仅需要满足下列两个条件中任一即可发出CT报警信号：①任一相差流大于CT断线整定值；②差动负序电流大于比例系数乘以三相差流最大值再加固定门槛值。因前面检查发现电流波形为标准正弦波，没有负序分量，同时谐波满足运行要求，因此可排除条件②导致的原因，初步判定是因为保护装置采集到差动电流且达到CT断线动作整定值，导致保护装置发出CT报警信号，与上述分析有差流吻合。保护定值通知单将CT断线定值整定为0.2Ie，差动保护启动电流定值整定为0.4Ie。本文中分析电流数值均折算在高压侧进行计算，即：

本文计算分析仅展示其中一次发出CT报警信号时的过程。NCS记录到其中一组数据如表2所示。

表2 #2主变高低压侧二次电流测量数据

变压器接线方式为YN-d11，由于保护装置按照YN-y12接线方式进行整定，保护装置对采集到的电流信号没有进行30°相位修正，这是保护装置采样出现差流的主要原因。图3、图4分别是对应保护装置无、有对电流相角进行30°修正的相量图。IH和Id分别代表高、低压侧电流。

图3 相角没有进行30°修的电流信号

#2主变低流进15.48MVA视在功率，高流出15.36MVA视在功率计算，计算保护装置采集到的差动电流，高、低压侧电流分别为：

因#2主变消耗了0.4Mvar无功功率，由表3中主变高低压侧功率因数不相同也可以看出，主变高低压侧功率因数角有1°～2°的差值，具体变化设为：

表3 NCS记录数据

变压器此时实际运行时高、低压侧电流相角差应为：

将#2主变无功损耗和因无功损耗产生的相位差亦考虑到差动电流计算中，结合式（3）～式（7），由图1的相量图，用余弦公式可以计算得到此时保护装置采集到的差动电流为：

经上述理论分析，保护装置采集到的电流41.98A大于CT断线动作定值40.16A，动作值满足动作条件，结合上述分析的发信原因，因此可判定CT断线发信正确；差动电流尚未达到差动电流启动值80.32A，因此差动保护不会动作，也可定制保护装置动作行为正确。综上分析可得，本次保护装置动作发信是正确行为。

3 处理异常信号的技术手段

经上述分析后，将#2主变保护装置中变压器接线方式定值按照说明书中的解释和保护定值单上的整定值进行整定，在保护装置定值设定中的变压器连接方式改成02（YN-d11）接线方式。截至撰写本文时，变压器正常运行，由保护装置自动对电流相位进行了30°修正；直至风电场风况转好时，变压器高压侧二次电流达到0.25A时（一次值为75A），保护装置亦未采集到差动电流（如图5所示），CT断线报警信号也未再发信至NCS监控后台。

图5 变压器处理后#2主变保护装置采样（无差流）

4 总结

CT报警在大部分型号的变压器处理后#2主变保护装置中都只是发信，但是存在部分型号的保护装置是结合差动电流进行判据，而CT断线是否闭锁差动保护可以进行选择投退，保护逻辑判断时存在交叉关系。为了保证变压器保护装置能正确运行，结合本次实证经验，现场调试人员、场站运维工作人员在基建调试期间或者风电场在大小修之后定值恢复时，必须严格执行专人整定输入、专人复核，确保保护定值按照定值整定通知单正确执行。