QC成果发布电气二次除尘变1A1B保护误动.docx
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QC成果发布电气二次除尘变1A1B保护误动
中国铝业兰州分公司QC成果发表材料
自备电厂检修部
1A、1B除尘变运行过程中频繁跳闸
原因分析及处置
发表人：
祁成才
中国铝业兰州分公司自备电厂
电气二次班15-47QC小组
二OO九年九月
一、小组简介（表1）
小组名称
中国铝业兰州分公司自备电厂检修部电气二次班15-47QC小组
课题类型
改进型
注册日期
2009年5月22日
注册号
15-47
成立时间
2007年8月
活动时间
2008年5月~2009年9月
组长
祁成才
出勤率
100%
课题指导
宗红三
活动课题
1A、1B除尘变运行过程中频繁跳闸
原因分析及处置
序号
姓名
年龄
文化程度
小组分工
1
祁成才
38
大专
组长
2
李向阳
23
大学
技术指导、协调
3
李小凯
24
大专
技术指导、协调
4
尚炜
30
大学
研制、分析实施
5
赵志星
23
大学
研制、分析实施
6
张永飞
23
大专
研制、分析实施
7
梁枫
23
大学
研制、分析实施
8
阿米娜
21
大学
资料整理、记录
9
张小兰
34
中专
实施记录
10
石瑞
24
中专
研制、分析实施
11
于海云
32
大专
研制、分析实施
二、设备简介
中铝兰州分公司自备电厂#1机组除尘变1A、1B采用许继变压器厂生产的SCB10-2500/10型干式变，变比6.3+2X2.5%/0.4~0.23，容量2500kVA，安装位置位于灰控楼除尘配电室。
高压侧分别自#1机组厂用6kV1A、1B段经6104A、6104B高压开关柜引来，降压后馈至电除尘PC1A、PC1B段，担负#1炉除尘系统的用电负荷。
除尘变1A、1B一旦跳闸，将使电除尘系统的部分或全部停运，给电厂造成巨大的经济损失。
除尘变1A、1B采用美国GE公司T35变压器保护装置，是目前国内行业应用中较为先进的一种电力保护设备。
具有：
比例差动保护、瞬时差动、相及接地故障后备保护功能等功能。
在除尘变1A、1B的应用中，启用并投入了：
比例差动、瞬时差动、过电流、高压侧零序、低压侧零序五种类型的保护。
（图1）除尘变接线示意图
（图2）T35变压器保护装置
三、选题理由
（一）问题的提出
自备电厂#1机组1A、1B除尘变自投运以来，已数次因比例差动保护跳闸。
但事后对变压器进行检查及试验，并未发现变压器自身有任何问题存在。
除尘变1A、1B保护频繁误动跳闸，造成#1炉电除尘设备多次非计划停运，给#1机组的稳定运行造成极大的影响。
（二）除尘变1A、1B频繁跳闸情况的调查分析
2008年9月~2009年2月，我对此段时期内除尘变1A、1B的保护动作报告记录并调查分类汇总：
根据保护动作后的记录及对变压器试验结果的分析，究其原因，仅2008年9月24日除尘变1A因高压侧A相绕组引出铜排与进线电缆铜鼻搭接处松动烧灼并导致断相，并导致差动保护动作。
其余各次均未查出变压器及其联接部分有故障存在。
2009年1月26日21:
00，除尘变1A再次因比例差动保护动作跳闸，事后立即对变压器进行检查试验合格。
2009年2月2日4:
35，除尘变1B再次因比例差动保护动作跳闸，事后立即对变压器进行检查试验合格。
除尘变1A、1B保护跳闸调查统计表（表2）
时间
跳闸
变压器
跳闸原因
是否正确
故障原因
2008-08-16
2B除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2008-09-24
1B除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2008-09-24
（1）
1A除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2008-09-24
（2）
1A除尘变
差动保护
是
高压侧电缆接头处绝缘被击穿
2008-12-26
1A除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2008-12-27
1A除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2009-01-26
1A除尘变
差动保护
否
变压器无故障
2009-02-02
1B除尘变
差动保护
是
高压侧电缆护套开裂，线芯裸露放电所致
依据统计表画出饼分图：
（图5）
（图3）保护动作正确率统计图
四、设定课题目标
（一）目标值的确定
1、彻底查明差动保护频繁误动的原因；
2、将除尘变保护动作正确率由41%提高到100%。
（二）目标值分析
1、公司要求保护动作正确率完好率≥95%；
2、如果能彻底查明保护误动原因，则可避免除尘变的非计划停运，减少电除尘系统的非计划停机时间，提高电厂的环评提分，并可保护保护动作正确率＞98%。
五、提出方案并确定最佳方案
（一）除尘变自身的检查与试验
经对变压器高压试验，除表
（2）中明确原因的，未发现变压器本体、6kV高压电缆及除尘PC段母线及其连接部分有任何故障存在；
除尘变1A试验记录（表3）
用途
1A除尘变
安装位置
#1炉除尘6kV配电室
1、铭牌：
型号
SCB10-2500/6.3
额定容量
2500KVA
额定电压
6300/400V
组别
D.yn11
冷却方式
AN
额定电流
229.10/3608.4
编号
2656379
出厂日期
2006.12
制造厂
许继变压器有限公司
2、时间
试验日期
2009年09月24日
试验温度
34℃
湿度
42%
3、直流电阻：
试验仪器
ZZC-H05变压器直流电阻测试仪DMG2677绝缘电阻表
相别
高压侧线圈mΩ
相别
低压侧线圈mΩ
实测值
75℃R值
互差（%）
实测值
75℃R值
互差（%）
UV
116.81
134．61
0．68
UO
0.173
0．1993
0．58
UW
116.07
133．76
VO
0.173
0．1993
VW
116.86
134．67
WO
0.174
0．2005
4、绝缘电阻：
高压-（低压+地）（MΩ）
10000
低压-（高压+地）（MΩ）
10000
铁芯-地（MΩ）
260
穿芯螺栓-地（MΩ）
10000
电源电缆（MΩ）
A-E
100000
B-E
100000
C-E
100000
A-B
10000
B-C
100000
C-A
100000
5、结论及批准：
结论
合格
试验负责人
管宇舟
试验人员
杨建锋、李文飞、于海云
审核
批准
备注
除尘变1B试验记录（表4）
用途
1B除尘变
安装位置
#1炉除尘6kV配电室
1、铭牌：
型号
SCB10-2500/6.3
额定容量
2500KVA
额定电压
6300/400V
组别
D.yn11
冷却方式
AN
额定电流
229.10/3608.4
编号
0656380
出厂日期
2006.12
制造厂
许继变压器有限公司
2、时间
试验日期
2009年02月02日
试验温度
34℃
湿度
42%
3、直流电阻：
试验仪器
ZZC-H05变压器直流电阻测试仪DMG2677绝缘电阻表
相别
高压侧线圈mΩ
相别
低压侧线圈mΩ
实测值
75℃R值
互差（%）
实测值
75℃R值
互差（%）
UV
117.3
0.25
UO
0.167
1.79
UW
117.6
VO
0.168
VW
117.4
WO
0.165
4、绝缘电阻：
高压-（低压+地）（MΩ）
10000
低压-（高压+地）（MΩ）
10000
铁芯-地（MΩ）
10000
穿芯螺栓-地（MΩ）
电源电缆（MΩ）
A-E
100000
B-E
100000
C-E
100000
A-B
100000
B-C
100000
C-A
100000
5、结论及批准：
结论
合格
试验负责人
于海云
试验人员
杨建锋、于海云
审核
批准
备注
（二）变压器保护装置的检查与试验
经对除尘变1A、1B保护装置T35进行保护试验，表明T35装置本身并不存在故障。
设置值及检验实际动作值如下表：
除尘变1A、1B保护装置设定值（表5）
定值名称
设备名称
最小动作电流（A）
第一拐点电流（A）
第一制动系数斜率
第二拐点电流（A）
第二制动系数斜率
1A除尘变
设定值
0.86
10
0.5
10
0.5
1B除尘变
设定值
0.86
10
0.5
10
0.5
除尘变1A、1B保护装置实际动作值（表6）
（试验报告略）
定值名称
设备名称
最小动作电流（A）
第一拐点电流（A）
第一制动系数斜率
第二拐点电流（A）
第二制动系数斜率
1A除尘变
设定值
0.864
10.5
0.495
10.5
0.495
1B除尘变
设定值
0.862
10.8
0.505
10.5
0.505
（三）变压器保护装置差动保护动作波形分析
调阅除尘变1A最后一次的动作录波文件,可以看到当时的比例差动保护定值：
（图4）保护装置中的定值
同时可以看到比例差动保护中,当时的差流、制动电流及保护动作波形，以A相为例分析如下：
（图5）A相差动电流分析
由上图可以清晰地看到，原定值存在以下问题：
启动电流设置过小而拐点1电流设置过大，使得在变压器轻载情况下，保护区在动作曲线上水平段启动电流下方的区域，差动电流超过启动电流，而制作电流此时并不能起到闭锁作用，从而保护动作。
六、制定对策
（一）除尘变保护比例差动保护定值计算
除尘变1A、1B比例差动保护定值计算表（表7）
序号
项目
设计
计算
（一）
差动保护87
1.1
设备主要参数
变压器变容量2500kVA
2500
高压侧CT变比电流400/5A，n1
80
低压侧CT变比电流5000/5A，n2
1000
Ud%:
变压器额定阻抗
10%
变压器高压侧电流I1
I1=Se/（sqrt（3）*Un1）
Se:
变压器额定容量（kVA）
2500
Un1:
变压器高压侧额定电压（kV）
6.3
则I1＝（A）
229.1072497
I1/n1=
2.863840621
变压器低压侧电流I2
I2=Se/（sqrt（3）*Un2）
Se:
变压器额定容量（kVA）
2500
Un2:
变压器低压侧额定电压（kV）
0.4
则I2＝（A）
3608.439182
I2/n2=
3.608439182
1.2
I>>整定
1.2.1
最小动作电流（躲过最大不平衡电流）
Id.op.min=KIt.n
2.43
K——倍数，取0.3-1.0
*0.85
It.n——取变压器高低压侧二次电流较小值
I1/n1
1.2.2
第一拐点电流
Ires1=KIt.n
1.43192031
K——倍数，取0.5-1
0.5
1.2.3
第一制动系数斜率
Kres1=
0.5
1.2.4
第二拐点电流
Ires2=KIt.n
10.023
K——倍数，取3-4
3.5
1.2.5
第二制动系数斜率
Kres2＝0.5～0.8=
0.8
1.3
动作时间t>>
t>=50ms
取最小值
结果表
最小动作电流
2.60（0.52PU）
第一拐点电流
5.00（1PU）
第一制动系数斜率
0.50（50%）
第二拐点电流
10.0（2PU）
第二制动系数斜率
0.50（80%）
因除尘变所带的负载是三相不对称的整流变，运行过程中因整流变的特殊性使电流波形发生严重畸变，在没有故障的情况下容易引起差动保护误动，而我厂除尘变的定值设置灵敏性太高，是按照正常的三相对称负载计算的定值，现根据除尘变的容量及负载的特殊性估算的定值如下：
启动值大约为2.5A左右，即0.5PU，建议设置为0.52PU。
捌点1定值建议设置为1PU=5A。
斜率2建议设置为80％.
建议的除尘变1A、1B定值单（表8）
定值名称
设备名称
最小动作电流（A）
第一拐点电流（A）
第一制动系数斜率
第二拐点电流（A）
第二制动系数斜率
1A除尘变
定值单
2.5
5
0.5
10
0.8
1B除尘变
定值单
2.5
5
0.5
10
0.8
（二）重新保护定值
经报安技部申核批准，依照表8对除尘变1A、1B保护装置T35的定值进行重新整定，并经保护检验后投入运行。
（图6）
（图6）除尘变更改后保护定值
（三）效果分析
除尘变保护T35装置比例差动保护特性如下：
（图7）T35比例差动保护动作特性
以上更改后的定值，提高了比例差动保护启动值，同时因拐点1数值变小，斜线段的斜率2增大，其制动区面积增加，可防止除尘变差动保护误动。
即在除尘变最大运行方式下（即一台除尘变故障，只有一台除尘变运行）能防止差动保护误动，同时在除尘变发生区内故障时能可靠动作。
更改前的定值曲线
更改后的定值曲线
（图8）定值曲线座标图
将定值修改前的动作差流与现定值进行比较分析如下：
（图9）除尘变更改定值后与原动作差流的比较分析
由上图可以看到，按照更改后的定值，并模拟原来保护动作时的电除尘变压器的工况，保护不会产生误动。
（三）效果验证
除尘变1A、1B保护定值于2009年2月6日进行重新整定，试运一个月，并于2009年3月6日正式投运以来，一直运行良好，未见保护装置误动。
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