启备变保护误动原因分析及整改方案

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启备变保护误动原因分析及整改方案

电1、2号机组共设两台启备变，启备变参数为：40MVA ，(220±8×2.5%)kV/6.3 kV ，Y/Y-12接线方式，两台启备变共用一台开关。选用美国BECKWITH 公司生产的M-3311变压器微机保护装置，共计三台，其中每台启备变各一台，另有一台作为短引线保护，保护装置在2003年5月17日厂用电受电时投入使用。

1 保护动作情冴

2003年9月4日下午16:18:46，1号机组调试期间起动6KV 1BBB 段1号电动给水泵时，01号启备变差动保护动作出口跳01、02号启备变各侧开关。

现场检查01号启备变差动保护，保护面板显示为B 、C 相差动元件动作，保护面板显示各侧电流采样值数据如表1所示：

其中W1取自启备变高压侧套管CT ，接线方式为三角形；W2取自1BBC 分支进线CT ，接线方式为星形；W3取自1BBB 分支进线CT ，接线方式为星形。

下载差动保护录波文件进行分析， W1线圈电流超前W3线圈电流210度，各侧电流相位正确。

2 M-3311差动保护原理

M-3311保护差动电流和制动电流的计算公式如下： 差动电流：332211op I W W W W W W TAP I TAP I TAP I --=

制动电流：2

I 3

21RES W W W I I I ++=

其中TAP W1、TAP W2和TAP W3分别是W1、W2和W3线圈CT 平衡调节系数，用于将W1,W2,W3电流转换为P.U.值。通过CT 平衡调节系数对保护装置引入的变压器高低压侧CT 二次电流进行调节，平衡各侧CT 变比不一致引起的差流。

290 CT 平衡调节系数的计算公式为： WN

CTR L -L 3 U 310K MVA TAP ⨯⨯⨯=

启备变高压侧CT 变比为1000/1,计算出的平衡调节系数TAP W1为0.1，而保护装置平衡调节系数整定范围为0.2-2.0，使保护无法整定。

为在维持一次系统不变的情冴下满足保护装置整定范围要求，根据保护厂家技术人员建议，由设计院提出设计变更将高压侧CT 由星形接线改为三角形接线，CT 二次流入保护装置的电流相应增大3倍，同时将计算容量由40MVA 放大至50MVA ，由此计算出的TAP W1值由0.1增大至0.22。

变更后变压器各侧CT 平衡调节系数分别为：

22.010002303105033

1=⨯⨯⨯=

MVA TAP W 84.12500

3.6310503

2=⨯⨯⨯=

MVA TAP W 84.12500

3.6310503

3=⨯⨯⨯=

MVA TAP W 根据差动电流和制动电流的计算公式，对保护面板记录的各侧电流采样值进行计算，结果如表2：

从计算结果可以看出，制动电流均小于 1.0P.U.，保护处于无制动区，无制动区起动定值为0.32P.U.，显然B 、C 相的差动电流均超过起动定值，差动保护必然动作。

3 动作原因分析

为分析故障原因，我们做了装置采样试验，在原有定值及系统设置的不变基础上在W1侧加基波电流，数值如下：

I=3K K I OP TAP W1＝3×1.05×0.32×0.22＝0.13A K K —可靠系数； I OP —保护最小动作值；

TAP W1—W1线圈 CT 平衡调节系数；

启备变差动保护87T 动作，保护装置记录的电流显示为0.076A ，可以看出保护装置的记录的电流是外部输入电流的1/3倍。

试验表明：启备变高压侧CT二次由星形接线改为三角形接线，其二次电流增大3倍，而M-3311保护装置内部为实现接线方式的转换，在“系统设置”的接线方式设置中，选择为Y/Dab。保护装置根据“系统设置”的接线方式自动对采样值逆时针转330°，幅值减小3倍后再参与差流运算。

在TAP W1值计算时仅考虑CT接线变更使二次电流相应增大了3倍，从而将TAP W1放大了3倍，未考虑“系统设置”对差流计算的影响，因此保护装置内部参与差动电流计算的高压侧二次电流相应缩小了1/3倍，必然产生差流，在较大的穿越电流下，差流超过整定值，造成差动保护动作。

4整改方案

基于以上分析，制订以下整改方案：

方案一：在启备变高压侧CT二次增加变比为1/5的辅助变流器提升进入保护装置的二次电流值，相当于将1000/1的变比调整为200/1，且CT二次由三角形接线改为星形接线，保护定值进行相应变更。

方案二：更换启备变高压侧套管CT，变比由的1000/1A改为300/1A，且CT二次由三角形接线改为星形接线，保护定值进行相应变更；

以上两种解决方案中，从运行安全可靠性考虑，方案二是从根本上解决问题，同时可以避免方案一在小信号情冴下抗干扰性能差的问题。

鉴于更换启备变CT对机组调试工期影响较大，为此采取分两步走的方法，先采用方案一，同时联系采购符合要求的CT，择机进行更换。

5整改情冴

2003年9月9日，01、02号启备变停电期间，分别在启备变高压侧CT二次侧加装3只变比为1/5的辅助变流器，同时将01、02号启备变CT就地端子箱中启备变高压侧启备变差动CT二次由三角形接线改为星形接线。增加辅助变流器后，保护装置内启备变高压侧CT变比设定值由1000/1变为200/1，同时对保护定值进行相应修改。

完成装置试验及回路检查后，同日保护装置投入运行，空载冲击躲过变压器励磁涌流，录波显示CT二次回路接线正确，再次启动1号机组1号电动给水泵电机，录波显示保护装置引入的CT极性正确，差流为零与理论计算结果一致，保护装置可靠不动作。

2003年11月14日至19日，将01、02启备变高压侧套管差动保护用CT由1000/1A更换为300/1A，拆除启备变保护辅助变流器，保护装置内启备变高压侧CT变比设定值由200/1变为300/1，同时对保护定值进行相应修改。

修改相应定值幵完成装置试验及回路检查后，两台启备变分别在16日、18日投用，保护工作正常，通过最终更换CT，整改达到了预期效果，从根本上消除了隐患。

6经验教训

变压器应用微机保护以后，一方面对CT二次回路接线方式的要求有所降低，保护装置内

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