一起发电机差动保护误动原因分析及对策探讨

一起发电机差动保护误动原因分析及对策探讨

王伟

王伟

（广东红海湾发电有限公司广东汕尾516623）

摘要：介绍了某电厂主变复电时相邻机组发电机差动保护误动事故概况，分析指出在穿越性和应涌流作用下，发电机差动CT暂态饱和、差动保护两侧电流相位出现偏差，导致了发电机差动保护误动，并针对性提出了解决办法。

关键词：和应涌流；差动保护；暂态饱和；

0引言

众所周知，变压器在空载合闸时往往会出现励磁涌流，其大小可比拟变压器短路故障电流。实际上，除空载合闸的变压器有励磁涌流外，也会在同一母线上其它并列运行的变压器上伴随产生涌流，称为和应涌流。在发电厂，和应涌流对于发电机差动保护而言是穿越性电流，理论上不会导致发电机差动保护误动。若和应涌流引起CT暂态饱和、出现传变误差，则可能引起发电机差动保护误动。本文介绍了某电厂主变复电时相邻运行机组发电机差动保护误动实例，深入分析了误动原因，并针对性提出了应对措施。

1事故经过

电厂电气主接线图如图1所示。两台机组采用发电机变压器单元接线，经500千伏线路L1、L2接入电网，发电机出口装设断路器52G。1号机组检修期间主变完成检修任务后，合上1号主变髙侧开关QF11对主变复电时，2号发电机第一套发电机差动保护动作，跳开52G开关、灭磁、关汽机主汽门。

图1电气主接线图

事故发生后，专业人员随即对发电机等相关一次设备进行了绝缘检查，未见异常。检查发电机差动CT二次回路，未见异常，对保护装置定值及保护功能进行校验，也未见任何异常。

结合对一二次设备的检查情况，判定认为是1号主变复电时在2号机组产生的和应涌流导致2号发电机差动保护动作。

2和应涌流的产生

图2a是1号主变复电时1号机组录波装置测录的主变高侧电流波形截图。可见，主变复电时出现了较大的励磁涌流，波形明显偏于时间轴的一侧且波形间出现间断，瞬时最大值出现在C相，约3.52kA，为主变（720MVA）额定电流的3.86倍。图2b是发电机差动保护动作时2号机组录波装置测录的电流波形截图。可以看出，2号主变高侧B、C相电流（第5、6通道），2号发电机B、C相电流（第2、3通道）偏于时间轴的一侧，因负荷电流存在，涌流波形二次谐波、间断角等特征不明显，但可以确定的是1号主变复电导致2号机组伴随产生了和应涌流。

图2a1号主变复电时主变高侧励磁涌流波形

国内对和应涌流的产生作了一些研究。文献[*]从磁链变化角度分析了运行变压器和应涌流产生和发展过程以及影响因素，指出同一母线空投变压器与运行变压器由于磁链直流衰减分量相互影响和作用，磁链交替达到最大值，变压器交替饱和，产生和应涌流。

3保护动作原因分析

发电机保护为GE公司G60保护装置，保护采用每周波24点采样的傅里叶算法，差动保护为分相电流差动，每相制动电流取机端或者机尾电流最大值。发电机差动保护启动值为0.19pu（1pu为发电机CT额定电流，一次值为25kA），当制动电流在0~0.633pu范围时，差动电流大于0.19pu时保护动作，当制动电流在0.633pu-1.0pu范围时，差动电流大于0.3倍制动电流时保护动作。

图32号发电机保护动作波形

图3为2号发电机保护装置动作波形图。同样可以看出，在穿越性和应涌流作用下，发电机电流偏于时间轴一侧，以B、C相电流曲线最为明显。以差动保护动作时刻为0时刻坐标，保护动作前约422ms时2号机组无功出力增加，分析认为1号主变复电时2号机组由于励磁调节器作用自动增加无功输出；主变复电后初始阶段，保护装置采集的中性点侧电流（F1、F2、F3）、机端侧电流（M1、M2、M3）曲线完全吻合，各相差流（Iad、Ibd、Icd）为0；从图中黑色竖线开始，B相电流曲线开始出现偏差，表现为机端侧电流（M2）负半波最大值较中性点侧（F2）偏小、机端侧电流由负半波至正半波波形变化较中性点侧提前。在和应涌流作用下，机端侧B相CT出现了饱和，B相开始出现差流；保护动作时刻，B相差动电流增大至4980A，此时制动电流约16748A，满足差动电流大于0.3倍制动电流动作条件，因此B相差动保护正确动作跳闸。

CT饱和一般有3类，一类是由于大容量稳态对称电流引起的饱和，二次电流的波形取决于CT的负载类型，称为稳态饱和；另一类是短路电流中非周期分量导致CT工作区间非对称，即暂态饱和；还有一类由于CT剩磁过大引起小电流传变失真，称为局部暂态饱和。本起事例中，穿越性的和应涌流流经发电机差动保护CT，和应涌流非周期分量作用使CT工作区间非对称，在互感器特性参数以及二次负载阻抗不完全一致情况下，机端与中性点侧CT出现不完全一致的暂态饱和，最终出现了其中一套发电机差动保护动作跳闸的现象。下图为差动保护CT铭牌参数截图，CT额定负载Rb、二次绕组电阻Rct、额定暂态面积系数Ktd等参数上存在确实差异。

图42号发电机保护CT铭牌参数（需更换）

4防范措施

为避免类似情况再次发生，建议结合实际采取如下应对措施。

加装涌流抑制装置，限制主变复电时所出现的励磁涌流。

降低机端侧CT二次负载（增大机端侧CT二次回路电缆截面），同时加强对电流回路端子及接线紧固的维护。

5结语

发电机差动保护误动会给电力系统带来严重的危害，而和应涌流导致发电机差动保护误动的事件时有发生，如何减少类似事件的发生几率，提高发电机差动保护的可靠性，确保电力系统的安全稳定运行，是一个值得不断学习深入分析的问题。

参考文献

[1]毕大强，王祥珩，李德佳等，变压器和应涌流的理论探讨，电力系统自动化，2005,29（6）.

[2]刘小宝，蒋平，电流互感器饱和特性分析与仿真[J]，浙江电力，2006,25（3）：1-5.