1 引言
冷床是軋鋼生產(chǎn)線上主要的工藝設(shè)備，冷床運(yùn)行是否正常直接影響軋鋼生產(chǎn)線的產(chǎn)量和矯直質(zhì)量。在中厚板生產(chǎn)線上，多采取整流回饋單元帶多個(gè)逆變單元，逆變器帶多臺(tái)單傳輥道變頻電機(jī)來傳輸板坯。整流變壓器所涉及的設(shè)備范圍廣，首秦公司軋鋼部1#冷床整流變?yōu)槔浯草斎胼敵黾氨倔w所有電機(jī)提供動(dòng)力電源，如果整流變出現(xiàn)故障將影響到整條生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定了生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，所以高壓系統(tǒng)綜合保護(hù)裝置也顯得格外重要。
首秦公司軋鋼部10kv系統(tǒng)中，10kv高壓柜為天水長(zhǎng)城kfzp-鎧裝柜，綜保裝置為煙臺(tái)東方電子df3330三圈變壓器保護(hù)裝置，10kv整流變壓器為北京首鋼電機(jī)廠生產(chǎn)的變壓器。針對(duì)高壓綜保發(fā)生差動(dòng)保護(hù)跳閘故障進(jìn)行討論研究。

2 故障現(xiàn)象
1#冷床整流變差動(dòng)曾經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里反復(fù)報(bào)警（差流越限警告信號(hào)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里反復(fù)發(fā)出復(fù)歸），綜保中的差動(dòng)電流經(jīng)常接近（差動(dòng)保護(hù)）整定值，綜保裝置內(nèi)的保護(hù)繼電器動(dòng)作（保護(hù)裝置瀕臨保護(hù)動(dòng)作邊緣），2007年間斷性造成3次跳閘，造成了整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)，給企業(yè)帶來的影響十分嚴(yán)重。專業(yè)安排維檢單位檢查相關(guān)互感器及其他設(shè)備，均未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)和損壞現(xiàn)象。
2008年2月25日晚，1#冷床整流變壓器差動(dòng)保護(hù)功能啟動(dòng)，再次造成差動(dòng)跳閘。這次故障所造成軋機(jī)改軋回爐多塊，損失非常嚴(yán)重，此隱患引起了電氣點(diǎn)檢的高度重視。

3 故障分析與排除
針對(duì)上述故障情況從兩方面入手進(jìn)行檢查分析，一方面重新核算此臺(tái)變壓器的保護(hù)定值，是否有增大差動(dòng)保護(hù)定值可能性，將報(bào)警值在保護(hù)范圍內(nèi)提高，另一方面對(duì)設(shè)備互感器，差動(dòng)電流和極性等因素進(jìn)一步核實(shí)，查明潛在原因。
3.1 綜保整定值的確認(rèn)
設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)的變壓器高壓綜保整定值可參見表1。

表1 整流變壓器差動(dòng)保護(hù)整定值

從綜保裝置中將1#冷床變頻器整流變壓器(差動(dòng))導(dǎo)出保護(hù)定值參數(shù)表如表2。

表2 保護(hù)定值參數(shù)導(dǎo)出表

從表1與表2的參數(shù)對(duì)比中可以看出，設(shè)計(jì)的差動(dòng)電流是1.55a，綜保裝置中調(diào)取的差動(dòng)電流數(shù)據(jù)也是1.55a，從而確定在調(diào)試高壓綜保系統(tǒng)過程中，未出現(xiàn)整定值輸入錯(cuò)誤的可能性。
高壓綜保后臺(tái)機(jī)可以查找當(dāng)時(shí)高壓柜跳閘的記錄，調(diào)查當(dāng)時(shí)保護(hù)動(dòng)作歷史記錄如下表3。

表3 保護(hù)動(dòng)作的歷史記錄表

從表3中的部分記錄中可以直觀的看出當(dāng)時(shí)a相和c相差動(dòng)電流都大于1.55a (整定值參數(shù)表1中可見差動(dòng)電流設(shè)定值為1.55a) 造成差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)跳閘。
3.2 綜保整定值的計(jì)算
1#冷床整流變壓器型號(hào)為s9-4850kva/10kv三圈變壓器，如圖1所示，其中10kv高壓側(cè)h為△接，400v中壓側(cè)m為△接2000kva，400v低壓側(cè)l為y接2850kva。

圖1 1#冷床整流三圈變壓器示意圖

綜保裝置選用三圈變壓器差動(dòng)保護(hù)器df3330，差動(dòng)保護(hù)原理見圖2。根據(jù)圖示計(jì)算綜保整定值中的平衡系數(shù)見下列公式：

圖2 差動(dòng)保護(hù)原理圖

（1）平衡系數(shù)=（n_x·t_h）/（n_h·n_t·t_x）
式中：
n_x—中壓側(cè)或低壓側(cè)或第四側(cè)ct變比；
n_h—高壓側(cè)ct變比；
n_t—變壓器變比；
t_h—高壓側(cè)繞組接線系數(shù)，變壓器繞組y形時(shí)為，δ形時(shí)為1；
t_x—中壓側(cè)或低壓側(cè)或第四側(cè)繞組接線系數(shù)，變壓器繞組y形時(shí)為，δ形時(shí)為1。
其中中壓側(cè)和低壓側(cè)的ct變比為5000/5；高壓側(cè)ct變比500/5；變壓器變比10/0.4；t_h高壓側(cè)為角接，接線系數(shù)為1；t_x中壓側(cè)為角接，接線系數(shù)為1；t_x低壓側(cè)為y接，接線系數(shù)為；
根據(jù)公式可以算出低壓側(cè)l的平衡系數(shù)為：kpl1=(5000/5*1)/((500/5)*(10/0.4)*1)=0.4
中壓側(cè)m的平衡系數(shù)為kpl2=(5000/5*1)/((500/5)*(10/0.4)*)=0.23
以上所算出的平衡系數(shù)與設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)的綜保整定值kpl2=0.7相差非常大，經(jīng)過多方驗(yàn)證，平衡系數(shù)kpl2的確應(yīng)為0.23而不是設(shè)計(jì)方所給的0.7。根據(jù)公式中的特點(diǎn)，仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)kpl2公式中最初設(shè)計(jì)方在計(jì)算綜保整定值時(shí)錯(cuò)誤的把把除以計(jì)算為乘以，使得綜保整定值的平衡系數(shù)變成0.7，平衡系數(shù)增大了近3倍，此平衡系數(shù)是造成差動(dòng)電流變大的很重要的因素。
在綜保裝置上將此平衡系數(shù)由0.7更改為0.23后，差動(dòng)電流值明顯減少，差動(dòng)保護(hù)報(bào)警不再出現(xiàn)。
3.3 差動(dòng)互感器的影響
變壓器正常運(yùn)行過程中，檢查差動(dòng)電流id在0.07~0.16a之間，從理論上講，變壓器帶動(dòng)小負(fù)荷，差動(dòng)電流一般不大于0.1a，雖然差動(dòng)故障不再報(bào)警，但是感覺仍存在問題。
為了能夠徹底解決問題，再次詳細(xì)查看故障電流記錄，iha代表高壓側(cè)電流，ima代表中壓側(cè)電流，根據(jù)變壓器，高壓側(cè)聯(lián)結(jié)方式為三角形，中壓側(cè)聯(lián)結(jié)方式也為三角形，低壓側(cè)ila連接方式為y形，電流的相位角應(yīng)該是，iha與ima相差180°，iha與ila相差150°。這樣才是符合運(yùn)行條件。
后臺(tái)機(jī)中找到df3300系列故障追憶功能，將最后一個(gè)故障記錄信息在綜保裝置上直接調(diào)取到后臺(tái)機(jī)上，將變壓器的高壓側(cè)和中壓側(cè)三相電流曲線進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。

圖3 高壓側(cè)與中壓側(cè)電流曲線示意圖

從電流曲線中可以發(fā)現(xiàn)，iha與ima電流相位差0°而不是180°，所以斷定高壓側(cè)與低壓側(cè)的電流互感器的接線極性有問題，如果負(fù)載增大，還是很有可能造成差動(dòng)故障。更改前電流互感器的接線示意圖見圖4，安裝施工時(shí)，a相、b相及c相中的1、3、5連接到ima、imb、imc，2、4、6中性點(diǎn)連結(jié)在一起，此接法錯(cuò)誤，需要按照?qǐng)D5的接法將ct極性更改，從而改善差動(dòng)電流的大小。

圖4 更改前的互感器接線示意圖

圖5 更改后的ct接線示意圖

經(jīng)過ct極性的更改，當(dāng)變壓器帶載運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)電流值為0.07a左右，屬正常范圍。自此，1#冷床整流變壓器的差動(dòng)保護(hù)報(bào)警故障徹底解決，一年內(nèi)設(shè)備運(yùn)行中沒有再次發(fā)生差動(dòng)報(bào)警故障。

4 結(jié)束語(yǔ)
在此次故障分析與處理過程中，總結(jié)了相關(guān)參數(shù)計(jì)算的原理，同時(shí)經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)了一些事故隱患，將設(shè)計(jì)的保護(hù)定值進(jìn)行了修正，另外對(duì)變壓器的ct極性線路進(jìn)行更改，運(yùn)行結(jié)果表明此次改造效果非常好。

作者簡(jiǎn)介
孫 偉 男 電氣工程師，從事高低壓電氣及自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用與維護(hù)。
孫金柱 男 電氣工程師，從事高低壓電氣及自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用與維護(hù)。

參考文獻(xiàn)(略)