水力发电机组差动保护动作分析与改进措施.docx

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水力发电机组差动保护动作分析与改进措施

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摘要：某水力发电厂#01机开机并网操作过程中，机组差动保护动作跳闸。查明分析差动保护动作的情况，判断故障的原因并制定相关改进措施，对保护机组、电力系统具有着重要的意义。

关键词：水力发电厂；差动保护动作；励磁涌流；CT特性差异；故障分析；软件升级

1情况简介

某水力发电厂有1台3.5MW的水力发电机组，机组保护采用国电南自DGT系列，差动保护由发电机差动（小差）、变压器差动（小差）、发/变组差动（大差）构成。

2事件经过

#01机开机并网操作过程中，中控室上位机监控系统报警：#01机机组差动保护动作，#01机组保护跳闸。随即运行人员到现地检查后汇报：#01机高压侧保护动作信号灯亮，#01机差动保护装置无保护动作记录。检修人员到现场检查后发现#01机差动保护装置“保护事件”菜单下无任何记录。要求运行再次并网，#01机并网成功后再次查看差动保护装置“保护事件”菜单，此时有差动TA断线动作、返回等记录，差动保护装置记录正常。随后到机组故障录波装置检查：#01机在并网时，“发电机差动”开关量有变位。因此，保护装置“发电机差动”保护确实有动作跳闸。

3原因分析

图1机端侧+中性点侧采样叠加波形（差动叠加分析）

图2保护动作采样波形

从图1波形可知，A相（黄色）机端侧与中性点侧的差动电流，波形完全对称横轴；B相（绿色）、C相（红色）机端侧与中性点侧的差动电流，波形畸变，不完全对称横轴，出现差流。

图2是数据计算，A相差流Iad=0.04A，B相差流Ibd=6.277A，C相差流Icd=4.600A；其中，B相、C相差流均超过定值（1.07A），是#01机601开关出口跳闸的直接原因。

随后保护厂家对差动保护装置及后备保护装置的MMI插件进行程序升级，检修人员对#01机保护装置进行保护检验，同时开展模拟量通道检查、定值检验、操作箱继电器校验、保护整组传动试验等保护检验，均符合要求。

开展对#01机差动CT二次绕组直阻、二次回路的交流阻抗测试，#01机中性点侧、出口侧差动CT特性试验（比差、伏安特性），测试数据合格。

随后分析发现#01发电机机端侧CT与中性点侧CT因厂家不同,存在CT特性差异。其中#01机机端侧CT厂家为沈阳市电流互感器厂，于2007年7月投运；中性点侧CT、高压侧CT厂家为江苏科兴电器有限公司，于2017年11月投运。

#01机差动保护动作后保护装置“保护事件”菜单下无任何记录、“出口跳闸”信号指示灯不能自保持。不满足《DL/T478-2013继电保护和安全自动装置通用技术条件》5.10装置记录包含“动作元件、动作时间、动作相别…”功能要求，是保护装置软件原理问题。

因此，在#01机同期合闸操作过程中，#01机发电机差动的两侧电流互感器，因差动CT特性差异（投运日期、厂家不同），产生励磁涌流冲击电流，造成较大的差动电流，引起差动保护误动作。#01机发电机差动保护电流互感器配置，不满足DL∕T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》P40“发电机出口侧与中性点侧应选用特性相同的电流互感谢器”技术要求。

综合以上分析，#01机差动保护误动作是设备特性原因引起。

4预防性分析

#01机差动保护由发电机差动（小差）、变压器差动（小差）、发/变组差动（大差）构成，互为备用。如果再次出现#01机差动保护受到出线601开关同期操作冲击电流影响，跳#01机601开关的情况，则采用退出#01机发电机差动的办法，拔出“发电机差动”功能压板（见图3），退出机差保护（此种情况只发信号、不出口），由#01机发/变组差动保护作为#01机组的整体主保护，不影响#01机组电气保护范围。

图3.机组差动保护投退压板示意图

此事件过程中还存在着两个不符合项：#01机保护动作后，装置面板“出口跳闸”信号指示灯不能自保持；#01机差动保护动作后保护装置“保护事件”菜单下无任何记录。

解决此两个不符合项的措施为：

（1）待厂家（国电南自）完成DGT801UD型保护面板研制（预计2020年12月份），采购更换#01机保护装置面板，解决“出口跳闸”信号不保持问题。

（2）由保护装置厂家对#01机保护装置主保护、后备保护MMI板更换、软件升级，用于解决#01机差动保护动作后，装置无保护动作记录问题。

4改进措施

（1）对#01机保护装置面板进行升级,对旧装置进行更换；

（2）将#01机变组发电机电流引入故障录波装置。结合#01机检修，将#01机中性点侧电流（与后备保护串接）、出口侧电流，引入机组故障录波，提供故障分析数据。

（3）#01机机差保护原理调整。国电南自厂家建议，在不更换#01机差动保