過勵(lì)磁保護(hù)是大型變壓器主要保護(hù)之一。變壓器過勵(lì)磁后，會(huì)使勵(lì)磁電流增大，鐵心飽和，漏磁增加，引起變壓器溫度升高，加速絕緣老化，降低變壓器使用壽命，甚至?xí)斐设F心主絕緣損壞而燒壞變壓器。因此，規(guī)程[1]明確規(guī)定“對(duì)于高壓側(cè)為330kV及以上的變壓器，為防止由于頻率降低和/或電壓升高引起變壓器磁密過高而損壞變壓器，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)”。

對(duì)發(fā)變組接線，發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁能力一般均弱于主變壓器，根據(jù)規(guī)程[2]要求，生產(chǎn)中，只投發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁保護(hù)即可保護(hù)到主變壓器，但當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器之間有斷路器，主變壓器存在倒送電運(yùn)行方式時(shí)，主變過勵(lì)磁保護(hù)應(yīng)投入運(yùn)行。

本文通過對(duì)一起220kV主變壓器過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)的原因分析認(rèn)為，保護(hù)定值計(jì)算采用的基準(zhǔn)電壓與變壓器過勵(lì)磁能力曲線基準(zhǔn)電壓不一致是造成主變過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)的主要原因。通過對(duì)不同主流保護(hù)廠家主變過勵(lì)磁保護(hù)算法調(diào)研，本文給出了主變過勵(lì)磁保護(hù)在整定計(jì)算中應(yīng)注意的問題及防誤動(dòng)預(yù)防措施，對(duì)主變過勵(lì)磁保護(hù)定值計(jì)算和主變過勵(lì)磁保護(hù)安全及其可靠運(yùn)行具有一定的參考意義。

1 案例概述

某電廠2×330MW供熱機(jī)組，故障前220kV開關(guān)場(chǎng)雙母線合環(huán)運(yùn)行，1號(hào)主變運(yùn)行在220kV Ⅰ母。1號(hào)發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷為228MW，無功負(fù)荷為86MVA，AVC正常運(yùn)行。

2018年12月22日07:36:23，1號(hào)主變保護(hù)B屏（置型號(hào)為南瑞繼保RCS-985BT，版本號(hào)3.11），主變過勵(lì)磁反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作，跳1號(hào)主變高壓側(cè)2201斷路器，跳1號(hào)發(fā)電機(jī)出口GCB開關(guān)，關(guān)1號(hào)汽輪機(jī)主汽門，起動(dòng)1號(hào)機(jī)快切裝置。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

1）故障錄波。故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)正常，系統(tǒng)故障錄波無異常報(bào)警。

2）運(yùn)行調(diào)控。故障當(dāng)天，調(diào)度下發(fā)AVC系統(tǒng)目標(biāo)電壓238.31kV。目標(biāo)電壓雖高于正常230～236kV范圍，但仍滿足規(guī)程[3]要求；也不超過變壓器額定電壓，屬有效目標(biāo)值，如圖1所示。

圖1 #1機(jī)AVC調(diào)節(jié)情況

3）故障時(shí)系統(tǒng)電壓。故障發(fā)生時(shí)，220kV Ⅰ段母線電壓UA≈UC≈61.98V（UAC≈235.8kV），UB≈64.207V（UAB≈UBC≈239.5kV），持續(xù)時(shí)間超過3000s，電壓偏差滿足規(guī)程要求。

4）保護(hù)定值。檢查保護(hù)定值單（見表1），1號(hào)主變過勵(lì)磁保護(hù)定時(shí)限報(bào)警值為1.07p.u.、10s，反時(shí)限下限跳閘值為1.08p.u.、3000s。

表1 主變過勵(lì)磁保護(hù)定值單

5）主變滿載時(shí)過勵(lì)磁能力曲線。主變廠家使用說明書提供的主變滿載時(shí)過勵(lì)磁能力為1.08p.u.時(shí)，允許運(yùn)行60min，如圖2所示。

圖2 主變過勵(lì)磁能力曲線

3 保護(hù)動(dòng)作原因分析及定值補(bǔ)償

3.1 原因分析

根據(jù)上述檢查情況，一次系統(tǒng)正常，保護(hù)定值與主變廠家所給出的過勵(lì)磁能力曲線配合完好，定值符合規(guī)程[2]要求，但是主變過勵(lì)磁保護(hù)依然動(dòng)作，因此需要對(duì)動(dòng)作原因進(jìn)行分析。

變壓器廠家給出的過勵(lì)磁能力曲線是以變壓器額定電壓為基準(zhǔn)的，變壓器過勵(lì)磁保護(hù)是以主變高壓側(cè)TV的額定電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行采樣計(jì)算的，鑒于主變分接頭位置原因，主變實(shí)際運(yùn)行電壓往往高于TV的額定電壓，基準(zhǔn)值的不一致會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置實(shí)際采樣值大于保護(hù)整定值，使保護(hù)定值不能真實(shí)反映變壓器的實(shí)際過勵(lì)磁能力，此時(shí)若不對(duì)保護(hù)定值進(jìn)行補(bǔ)償，則會(huì)造成主變過勵(lì)磁誤動(dòng)作。

例如，該廠TV一次側(cè)額定電壓為220kV、主變高壓側(cè)額定電壓為242kV、保護(hù)動(dòng)作時(shí)主變高壓側(cè)運(yùn)行電壓為238.31kV（AVC目標(biāo)電壓），此電壓雖未達(dá)到變壓器過勵(lì)磁能力（1.08×242=261.36kV），但已超過保護(hù)裝置的定值（1.08×220=237.6kV），從而引起主變過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)。

TV一次額定電壓（220kV）與變壓器一次額定電壓（242kV）之間的差別，相當(dāng)于同工況下變壓器的過勵(lì)磁能力增大了k=242/220=1.1倍，在定值整定計(jì)算中，定值計(jì)算人員若不注意這兩個(gè)基準(zhǔn)電壓之間的差別，忽略對(duì)定值的補(bǔ)償，則會(huì)造成過勵(lì)磁保護(hù)的誤動(dòng)作。

3.2 定值補(bǔ)償計(jì)算

定值計(jì)算補(bǔ)償方法見表2。

表2 定值計(jì)算補(bǔ)償

3.3 保護(hù)裝置定值正確性判別

保護(hù)裝置的多樣化，使得各電廠所用保護(hù)都不盡相同，那么如何判斷現(xiàn)場(chǎng)所用主變過勵(lì)磁保護(hù)裝置定值的正確性呢?可以根據(jù)主變過勵(lì)磁保護(hù)裝置實(shí)際采樣值來進(jìn)行判斷：若主變過勵(lì)磁保護(hù)運(yùn)行中采樣值在0.97（如圖3所示）左右，則說明保護(hù)采樣已經(jīng)裝置內(nèi)部處理，過勵(lì)磁定值合理，無需補(bǔ)償；若主變過勵(lì)磁保護(hù)采樣值在1.06左右（如圖4所示），則說明保護(hù)過勵(lì)磁采樣未經(jīng)裝置處理，過勵(lì)磁定值不合適，需要進(jìn)行補(bǔ)償。

圖3 經(jīng)補(bǔ)償后的保護(hù)采樣值

圖4 未經(jīng)補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)采樣值

3.4 主變過勵(lì)磁保護(hù)裝置定值補(bǔ)償方式

經(jīng)調(diào)研，目前主變過勵(lì)磁保護(hù)定值補(bǔ)償方式有以下幾種：

1）經(jīng)過軟件內(nèi)部計(jì)算進(jìn)行補(bǔ)償（如PCS985裝置）。該型號(hào)的保護(hù)通過內(nèi)部算法，對(duì)保護(hù)裝置的采樣基準(zhǔn)進(jìn)行修正，修正后的采樣基準(zhǔn)與主變過勵(lì)磁能力基準(zhǔn)一致，使保護(hù)采樣值能真實(shí)地反映主變過勵(lì)磁能力。該裝置的主變過勵(lì)磁定值可按照與主變過勵(lì)磁能力曲線配合進(jìn)行整定。

2）通過定值中選取的不同基準(zhǔn)電壓進(jìn)行定值補(bǔ)償（如CSC-300裝置）。該型號(hào)的保護(hù)裝置在定值中增加“過勵(lì)磁基準(zhǔn)電壓定值”項(xiàng)，若該值的選取以主變額定電壓為基準(zhǔn)值，則定值可按與主變過勵(lì)磁能力曲線配合進(jìn)行整定，無需進(jìn)行補(bǔ)償；若該值的選取以主變高壓側(cè)TV額定電壓為基準(zhǔn)，則定值除按與主變過勵(lì)磁能力曲線配合進(jìn)行整定外，還需乘以補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

3）通過定值整定計(jì)算進(jìn)行整定值補(bǔ)償（如RC S985、DGT 801、WFB 800裝置）。該類型號(hào)的保護(hù)裝置是以主變高壓側(cè)TV額定電壓為基準(zhǔn)采樣進(jìn)行邏輯判斷的，此基準(zhǔn)與主變過勵(lì)磁能力采樣的基準(zhǔn)存在差值，采樣值不能真實(shí)反映出主變過勵(lì)磁能力，定值除按與主變過勵(lì)磁能力曲線配合進(jìn)行整定外，還需乘以補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

4 暴露的問題及防范措施

4.1 暴露的問題

1）定值整定計(jì)算人員對(duì)保護(hù)裝置算法不熟悉，導(dǎo)致主變過勵(lì)磁保護(hù)定值整定計(jì)算錯(cuò)誤。

2）運(yùn)維人員業(yè)務(wù)能力不強(qiáng)，設(shè)備日常巡視過程化，對(duì)運(yùn)行中的保護(hù)采樣是否正確沒有準(zhǔn)確判斷的能力。

3）運(yùn)行人員對(duì)電氣畫面監(jiān)視不到位，對(duì)報(bào)警窗重視不夠，沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置長時(shí)間報(bào)警（3000s）并采取措施。

4.2 防范措施

1）定值整定計(jì)算人員應(yīng)熟悉不同保護(hù)裝置的算法，參照前文3.4節(jié)內(nèi)容對(duì)不同廠家、不同型號(hào)過勵(lì)磁保護(hù)裝置的定值采用不同補(bǔ)償措施，以防止主變過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)作。

2）調(diào)整主變過勵(lì)磁保護(hù)的運(yùn)行方式，對(duì)安裝有GCB開關(guān)的電廠，在機(jī)組并網(wǎng)期間，退出主變過勵(lì)磁保護(hù)。在機(jī)組停運(yùn)、主變帶廠用電運(yùn)行期間，投入主變過勵(lì)磁保護(hù)。

3）重視對(duì)電氣運(yùn)行畫面的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。提高設(shè)備的日常巡查質(zhì)量，參照前文3.3節(jié)內(nèi)容判斷運(yùn)行中主變過勵(lì)磁保護(hù)采樣的正確性。

5 結(jié)論

近幾年，主變過勵(lì)磁保護(hù)定值計(jì)算基準(zhǔn)與主變過勵(lì)磁能力曲線基準(zhǔn)不一致引起的主變過勵(lì)磁誤動(dòng)事件屢有發(fā)生。根據(jù)本文分析，對(duì)不同保護(hù)裝置的定值采取不同的補(bǔ)償方法及防范措施，可有效避免主變過勵(lì)磁保護(hù)的誤動(dòng)作，從而提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

本文編自2020年第12期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“基準(zhǔn)電壓不一致引起主變過勵(lì)磁保護(hù)誤動(dòng)的原因分析”，作者為關(guān)延偉、厲志波、岳嘯鳴。