沙角C电厂1B厂高变差动保护动作分析

沙角C电厂1B厂高变差动保护动作分析

刘澎

广东省能源集团有限公司沙角C电厂 广东省东莞市523000

摘要：合上沙角C电厂500kV的5061开关向 #1主变空载充电时，1B厂高变差动保护动作，分析并整理此次保护动作过程，为以后再出现此类保护动作提供了重要的参考意义。

关键字：沙角C电厂、500kV#1主变、1B厂高变差动保护

沙角C电厂500kV升压站一次接线方式为一个半断路器接线，其中4、5、6、7串为完整串，第8串为不完整串。共有4回出线，第4、5串的两回出线往东接至东方换流站，第6、7串的两回出线往西接至狮洋站，#1、#2、#3机组分别接入第6、7、8串。

一、情况概述

2023年#1机组C修，按C修工作进度，02月21日#1主变工作结束，向中调申请500kV#1主变由冷备用转运行，中调批复同意后，2023年2月21日12时59分，合上沙角C电厂500kV的5061开关向 #1主变（带1A厂高变、1B厂高变、#1高压脱硫变）空载充电，1B高厂变比率差动保护动作，跳开5061开关，现场检查发变组保护屏上有“B厂高变差动保护”，426屏上有“DIRECT TRANSFER TRIP I”“DIRECT TRANSFER TRIP II”，500kV第六串上有“第六串远跳I动作”“第六串远跳II动作”“第六串断路器保护异常”，保护动作行为正确。据1B高厂变保护装置的动作记录及#1发变组故障录波器波形分析，保护动作原因为：充电时候，B、C两相的2次谐波电流过低，小于设定值15%，但是充电电流有大于差动定值，因此保护动作，跳开5061开关。

二、故障前#1主变及500kV第六串开关运行方式（见图1）

沙角C电厂500kV第六串5061、5062开关处于断开状态，50616刀闸处于合位，#1主变、1A厂高变、1B厂高变和#1高压脱硫变检修完毕，准备受电。

   #1主变低压侧的发电机出口开关901、1A厂高变低压侧开关511A、1B厂高变低压侧开关511B、#1高压脱硫变低压侧开关511C，都处于断开状态。

图1  沙角C电厂#1主变受电一次系统接线图

三、故障经过

2023年2月21日12时59分19秒104毫秒，5061开关合闸给#1主变受电，12时59分19秒131毫秒1B厂高变比率差动保护保护动作出口；

12时59分19秒146毫秒跳开5061开关。

四、保护动作情况分析

#1主变保护和1A厂高变、1B厂高变、#1高压脱硫变保护配置如下：

表1 保护配置表

  本次保护动作为：1B厂高变T60保护装置的比率差动保护，其它保护装置未动作。

（一）主变受电，保护跳闸时刻，1B厂高变保护装置波形分析

1电压波形分析：从1B厂高变保护装置T60的动作记录（见下图2），主变送电时刻，由于暂态过程，ABC三相电压（对应下图2中通道U5-VA、U6-VB、U7-VC）虽然不是平滑的正弦波，但是也基本对称，不是常见的突变故障图形；

2、电流波形分析：ABC三相电流（对应通道U1-IA、U2-IB、U3-IC），波形显示ABC三相电流明显偏向一侧,BC两相电流波形尤其明显；三相电流中间有明显的“间断角”，是典型的主变空充受电的励磁涌流波形。涌流电流最大值出现在合闸后8.7ms的C相，瞬时值为5047A（有效值3570A，对应2.68倍额定电流），此后逐渐衰减。

注：1B厂高变的额定容量44MVA，高压侧为三角形接线，额定电压19kV，额定电流1337A；低压侧为Y型接线，额定电压10kV。

高压侧CT：1500/1A，保护装置1pu=1500A（高压侧电流）

图2：1B厂高变保护装置T60的动作记录

3、保护动作行为分析

比率差动保护定值（图3）：

启动值0.3PU，

第一段斜率40%，拐点电流1.0pu，

第一段斜率60%，拐点电流2.0pu，

励磁涌流采用传统的“3取2”二次谐波闭锁，闭锁值15%，

CT过激磁采用五次谐波闭锁，闭锁值30%

图3：比率差动保护定值

从1B厂高变保护装置T60记录的波形上看（图2），主变受电开始时刻，保护T60差动保护ABC三相的二次谐波制动都大于定值15%（对应于图2中三个开关量：XFMR PCNT DIFF 2ND A/B/C），制动了比率差动保护动作，但是过了16mS左右，二次谐波含量小于定值15%，二次谐波不满足制动条件，差动保护此时动作出口。

动作时，ABC三相电流为0.75pu、1.32pu和2.12pu，由于只有一侧电流，所以这三个值也就是差动电流值，均位于斜率上方的动作区。

（二）#1发变组故障录波器波形分析

1、#1主变送故障录波器电压波形：对故障时的波形进行分析，5061开关合闸起始至7mS时间，主变19kV低压侧电压处于暂态过程，波形有些畸变不是正弦波。7mS后至5061开关跳闸前，A、B、C三相电压波形基本恢复为正弦波。见下面图4

图4：受电时刻，#1主变19kV低压侧A、B、C三相电压波形

2、1B厂高变高压侧送故障录波器电流谐波分析

电流波形分析：ABC三相电流（对应通道53、54、55），波形显示BC三相电流明显偏向一侧；ABC三相电流中间有明显的“间断角”，是典型的主变空充受电的励磁涌流波形。涌流电流最大值出现在合闸后11ms的C相，瞬时值为5046A（有效值3570A，对应2.68倍额定电流），此后逐渐衰减。

图5   受电时刻1B厂高变ABC三相电流波形

再对1B厂高变ABC三相电流（53、54、55通道）的谐波进行分析，主要分析从录波启动0ms（此时5061开关合闸，故障录波器收到主变电压突变，启动录波器）开始至29mS保护动作出口，50mS时刻5061开关跳开（录波启动后50mS）这段时间：

0~50mS保护启动到开关跳开这段时间，A相电流0.68A,（53通道）二次谐波含量始终大于40%；（见图6）

图6  1B厂高变A相电流谐波含量

在0-29mS保护动作这段时间,B相电流1.75A（54通道）,二次谐波含量在7.65~11.5%之间波动，小于15%定值；（见图7）

图7  1B厂高变B相电流谐波含量

在0-29mS保护动作这段时间,C相电流1.97A（55通道）,二次谐波含量在10.14~13.25%之间波动，小于15%定值；（见图8）

图8   1B厂高变C相电流谐波含量

（三）综上#1发变组故障录波器、保护装置T60的电压波形形状和电流波形、有效值和二次谐波含量，本次比率差动保护动作是由于励磁涌流含量过小，达不到闭锁制动值。

五、结语

主变、厂高变等电气设备在电网运行中占据着重要的地位，影响着电网运行的稳定性、安全性，故安全问题不容小觑。所以要求我们日常巡检时要对保护装置的运行情况了如指掌，重视每一个异常信号，及时发现及时处理，保证保护装置时刻可靠。要求我们每一次操作前都应该做好充足的事故预想，每一次操作都应该小心谨慎，每一次故障都应该分析彻底、查明原因并彻底解决。