杜喜來

(內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010216)

0 引言

在生產(chǎn)過程中，需要對系統(tǒng)中各一次設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，以保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，通常方式是將一次回路的大電流正比變換為二次小電流，供給測量儀表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置使用，這就是電流互感器的作用[1]。

1 電流互感器接地原則

《國家電網(wǎng)十八項(xiàng)重大反事故措施》中第6.3.2條規(guī)定：作為公用的電流互感器二次繞組二次回路，只允許且必須在保護(hù)屏內(nèi)一點(diǎn)接地。獨(dú)立的、與其他電流互感器的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路接地點(diǎn)應(yīng)選擇在開關(guān)場內(nèi)就近一點(diǎn)接地[2]。

交流電流回路設(shè)置接地點(diǎn)的目的是保證人身和設(shè)備的安全，但如果接地點(diǎn)選擇不正確，會(huì)造成繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作。在電磁式保護(hù)時(shí)代，差動(dòng)保護(hù)的電流回路，只允許在保護(hù)盤上一點(diǎn)接地，不能在各自的端子箱接地，防止區(qū)外故障時(shí)電流二次回路的分流導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。在3/2接線的廠站中，保護(hù)取合電流時(shí)，則在就地端子箱將兩組電流互感器合在一起再經(jīng)電纜送至保護(hù)盤，選擇在端子箱一點(diǎn)接地[3]。

目前的微機(jī)保護(hù)，特別是差動(dòng)保護(hù)的組成及邏輯都是在裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，裝置所接入的各側(cè)電流回路都沒有直接電的聯(lián)系，因此，各側(cè)的電流互感器二次接地點(diǎn)應(yīng)選擇在就地端子箱接地。本文針對一起由于電流互感器二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地，因分流導(dǎo)致保護(hù)不正確動(dòng)作事件進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)二次回路一點(diǎn)接地的重要性[4]。

2 事件經(jīng)過

某電廠#3機(jī)組發(fā)電機(jī)變壓器組(以下簡稱發(fā)變組)保護(hù)B屏主變壓器(以下簡稱主變)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致汽輪機(jī)打閘、發(fā)電機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘、滅磁開關(guān)跳閘、主變跳閘、5031斷路器和5032斷路器跳閘、高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)跳閘，廠用變壓器所帶負(fù)荷切換至啟備變運(yùn)行。

3 故障時(shí)數(shù)據(jù)記錄

主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后檢查發(fā)變組保護(hù)裝置各保護(hù)動(dòng)作信息如下。

發(fā)變組保護(hù)A屏RCS-985裝置只有500 kV斷路器聯(lián)跳開入量保護(hù)動(dòng)作，無其他電氣量保護(hù)動(dòng)作。

發(fā)變組保護(hù)B屏DGT801裝置500 kV斷路器聯(lián)跳動(dòng)作、主變B相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

機(jī)組故障錄波器記錄：主變高壓側(cè)三相電流、發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電流、高廠變高壓側(cè)三相電流，在發(fā)變組保護(hù)B屏主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作前100 ms內(nèi)無任何突變。

4 保護(hù)動(dòng)作邏輯分析

4.1 保護(hù)動(dòng)作順序

(1)發(fā)變組保護(hù)B屏主變差動(dòng)保護(hù)首先動(dòng)作，跳開發(fā)電機(jī)出口斷路器、5031斷路器、5032斷路器，同時(shí)關(guān)閉主汽閥。

(2)由于5031斷路器、5032斷路器斷開，使500 kV升壓站內(nèi)500 kV斷路器聯(lián)跳保護(hù)動(dòng)作，送至機(jī)組使發(fā)變組保護(hù)A屏及B屏500 kV聯(lián)跳保護(hù)都動(dòng)作。

4.2 發(fā)變組保護(hù)C屏非電量保護(hù)動(dòng)作情況

主變重瓦斯、主變輕瓦斯、壓力釋放、繞組超溫等異常報(bào)警均未發(fā)出，主變各側(cè)電流、電壓正常無畸變，且主變差動(dòng)保護(hù)差流很小，判斷主變運(yùn)行正常。

推斷此次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，是一起由于電流互感器二次回路原因?qū)е碌谋Ｗo(hù)誤動(dòng)作事件。

4.3 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

變壓器差動(dòng)保護(hù)不反應(yīng)外部短路故障，當(dāng)被保護(hù)一次設(shè)備完好時(shí)，不管外部系統(tǒng)發(fā)生何種短路故障，總有流入保護(hù)裝置正向電流矢量和為零；變壓器差動(dòng)保護(hù)只反應(yīng)變壓器繞組和引出線多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線單相接地短路及繞組匝間短路故障，是變壓器的主保護(hù)[5]。

變壓器為Ydll接線方式，高低兩側(cè)電流間有30°的相位差，會(huì)在差動(dòng)回路中產(chǎn)生一個(gè)不平衡電流。為了消除這個(gè)不平衡電流，將變壓器高壓側(cè)星形二次繞組接成三角形，將低壓側(cè)三角側(cè)二次繞組接成星形，可以將電流互感器二次電流的相位校正過來。電流相量圖如圖1所示[6]。

圖1 變壓器差動(dòng)保護(hù)接線及相量圖

圖中，IAY，IBY，ICY為變壓器星形側(cè)的3個(gè)線電流，對應(yīng)的二次電流為IaY，IbY，IcY，所以流入差動(dòng)回路電流為：Iar=IaY-IbY，Ibr=IbY-IcY，Icr=IcY-IaY，分別超前于IAY，IBY和ICY的相角為30°。在變壓器的三角形側(cè)，三相線電流分別為IAd，IBd，ICd，分別超前于IAY，IBY和ICY的相角為30°。該側(cè)電流互感器輸出電流Iad，Ibd，Icd與IAd，IBd，ICd同相位，流進(jìn)差動(dòng)回路的3個(gè)電流就是它們的二次電流Iad，Ibd和Icd。

4.4 主變差動(dòng)保護(hù)三側(cè)電流分析

主變差動(dòng)保護(hù)定值：比率系數(shù)Kz，0.5；差動(dòng)電流啟動(dòng)值Iq，1.18 A(以主變低壓側(cè)為基準(zhǔn))；拐點(diǎn)電流Ig，2.8 A(歸算至主變低壓側(cè))。

保護(hù)動(dòng)作時(shí)主變高壓側(cè)電流為：IA，0.197 A∠0°；IB，0.198 A∠-119.5°；IC，0.239 A∠-193.5°。由此可以算出，在主變高壓側(cè)C相疊加了一個(gè)電流IC′，其大小為0.177 A∠-169.1°。

主變低壓側(cè)電流為：Ia，2.607 A∠-152.6°；Ib，2.609 A∠-272.4°；Ic，2.606 A∠-32.8°。高廠變高壓側(cè)電流為：Iga，0.181 A∠4.3°；Igb，0.181 A∠-116.4°；Igc，0.180 A∠-235.6°。

依據(jù)DGT801保護(hù)裝置邏輯，主變差動(dòng)保護(hù)制動(dòng)電流Iz為主變高壓側(cè)、主變低壓側(cè)、高廠變高壓側(cè)中電流最大者，因此，各相制動(dòng)電流等于主變低壓側(cè)電流，分別為IzB=2.609 A，IzC=2.606 A。

主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作方程：

Id>Iq，Iz

(1)

Id>Kz(Iz-Ig)+Iq，Iz>Ig。

(2)

動(dòng)作特性曲線如圖2所示。

圖2 動(dòng)作特性曲線

由于制動(dòng)電流Iz<拐點(diǎn)電流Ig，故用方程(1)，即差流Id大于差動(dòng)電流啟動(dòng)值Iq時(shí)，保護(hù)就會(huì)動(dòng)作。

主變差動(dòng)保護(hù)各相差流為

ΔIA=(IA-IB)K+Ia+Iga，

ΔIB=(IB-IC)K+Ib+Igb，

ΔIC=(IC-IA)K+Ic+Igc。

經(jīng)計(jì)算可得平衡系數(shù)K=6.561，主變差動(dòng)保護(hù)各相差流ΔIA=0.208 A∠-164.8°，ΔIB=1.547 A∠54.5°，ΔIC=1.157 A∠-129.2°。B相差流大于動(dòng)作值，其他兩相都小于動(dòng)作值，因此，主變B相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是主變高壓側(cè)C相電流畸變引起的。

5 原因查找

發(fā)變組保護(hù)B屏DGT801裝置采集到主變高壓側(cè)C相存在一個(gè)0.056 A左右的二次電流，而此時(shí)#3主變處于停電狀態(tài)，對應(yīng)的電流互感器一次側(cè)并無運(yùn)行電流，通過檢查保護(hù)裝置、二次回路，來尋找產(chǎn)生此電流的原因[7]。

對DGT801裝置各通道進(jìn)行通流檢測。對主變差動(dòng)保護(hù)三側(cè)加入正相序1 A電流，裝置顯示電流數(shù)值、相位正確；對主變差動(dòng)保護(hù)邏輯功能進(jìn)行校驗(yàn)，保護(hù)裝置邏輯正確，排除保護(hù)裝置采樣通道、邏輯故障導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作的可能。

對電流互感器二次回路進(jìn)行直阻、絕緣測試，三相直阻平衡且阻值符合規(guī)程要求；對電流互感器二次回路進(jìn)行絕緣測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)500 kV側(cè)5031斷路器電流互感器二次回路存在兩點(diǎn)接地現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)C相二次線根部電纜老化，有破損接地情況。

6 原因分析

此次事件中變電站的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，主變高壓側(cè)電流互感器二次回路接地點(diǎn)在保護(hù)屏內(nèi)，但由于C相電流互感器根部電纜破損接地，使其在500kV升壓站內(nèi)又形成一個(gè)接地點(diǎn)，此接地點(diǎn)與保護(hù)屏內(nèi)接地點(diǎn)存在電壓差，導(dǎo)致兩接地點(diǎn)之間及電流互感器二次回路構(gòu)成一電流回路，如圖3所示[8]。

圖3 電流回路兩點(diǎn)接地示意

主變高壓側(cè)流入保護(hù)裝置的電流實(shí)際是C相電流互感器二次電流與接地電流的合流，它使得主變高壓側(cè)C相電流失真，折算至主變低壓側(cè)后使主變差動(dòng)保護(hù)的B相與C相都產(chǎn)生差流。當(dāng)此差流增大至動(dòng)作值時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

7 結(jié)束語

在電流二次回路中，如果正好在繼電器電流線圈的兩側(cè)都有接地點(diǎn)，一方面兩接地點(diǎn)和地所構(gòu)成的并聯(lián)回路會(huì)短路電流線圈，使通過電流線圈的電流大為減少；另一方面，發(fā)生接地故障時(shí)，兩接地點(diǎn)間的工頻地電位差將在電流線圈中產(chǎn)生極大的額外電流。這兩種原因的綜合效果，將使通過繼電器線圈的電流與電流互感器二次通入的故障電流有極大差異，使繼電器的反應(yīng)不正常。

通過分析此次主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的相關(guān)數(shù)據(jù)與跳閘波形，從源頭上弄清了故障原因，同時(shí)也深刻地詮釋了二次回路一點(diǎn)接地的重要性和必要性。繼電保護(hù)專業(yè)人員只有掌握保護(hù)原理并結(jié)合反措要求，細(xì)化檢查項(xiàng)目，才能確保保護(hù)動(dòng)作的正確性和可靠性，避免此類事件再次發(fā)生。