王 寧

（華能山西太行電廠）

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交流串入直流造成發(fā)變組保護誤動的分析探討

王 寧

（華能山西太行電廠）

摘要：本文介紹了一例發(fā)電廠的發(fā)變組保護誤動的事故，分析了交流電壓串入直流回路后對微機保護的影響，并提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：交流串入直流；微機保護；防范措施

0 引言

直流電源是電力系統(tǒng)控制保護的重要組成部分，主要由整流裝置將交流電源變換為繼電保護及自動控制裝置需要的直流電源。直流回路發(fā)生短路、接地或者交流串入直流等故障均會造成繼電保護裝置的不正確動作[1]。

微機繼電保護裝置由于其完善、靈活、合理的保護原理，動作功率小、低電位下工作動作速度快的工況，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。然而，由于跳閘回路電纜比較長，對地分布電容較大，一旦直流回路串入交流電壓，將會引起開關(guān)誤跳[2]。

1 事故概況

某電廠2號機組是俄供TBB-320-2EY3型,用于溫帶氣候、單一系列、2極、320MW、水氫氫冷卻的汽輪發(fā)電機。機組設(shè)計額定功率320MW，定子額定電流10870A，額定電壓20kV，機組于1996年6月14日投產(chǎn)。1月3日機組在正常運行中，#2發(fā)電機組突然跳閘。狀態(tài)顯示：#2機主變出口開關(guān)2202跳閘，6KVA段工作電源進線開關(guān)6123跳閘，6KVB段工作電源進線開關(guān)6124跳閘，汽輪機主汽門關(guān)閉，鍋爐滅火。6KVA段、6KVB段電源快速切換裝置動作（開關(guān)量變化啟動），6KVA段備用電源進線開關(guān)6103合閘，6KVB段備用電源進線開關(guān)6104合閘。1月5日和1月9日#2機組又分別跳閘，故障現(xiàn)象與1月3日的情況相同。

跳機發(fā)生后，對DCS系統(tǒng)、主變出口2202開關(guān)的控制回路、220kV系統(tǒng)保護、#2機組發(fā)變組保護及勵磁系統(tǒng)、6kV系統(tǒng)進行了全面排查，確認各系統(tǒng)無報警，保護無動作，回路接線正確，端子無松動，直流系統(tǒng)正常，2202開關(guān)以及6123、6124開關(guān)機構(gòu)動作無異常。具體檢查如下：DCS系統(tǒng)檢查無異常；#2主變、廠高變的保護控制回路檢查無異常；對6kV系統(tǒng)的各個間隔的控制回路進行全面檢查，對保護的CT極性、變比確認，對連鎖邏輯進行了試驗，均未發(fā)現(xiàn)異常；對#2發(fā)變組保護進行全面檢查：直流電源未見異常，外部電纜絕緣良好，保護裝置內(nèi)部回路絕緣良好，開入繼電器動作電壓符合要求。

2 跳機原因分析

根據(jù)檢查情況分析：可能存在某種擾動侵入保護裝置回路中，導(dǎo)致保護裝置錯誤發(fā)出跳閘信號。為此，將保護裝置A、B、C、D柜全停一、全停二動作接點引入SOE，6123、6124開關(guān)跳閘回路接入監(jiān)視繼電器，安裝便攜式錄波器監(jiān)視保護裝置直流波形。

1月9日，#2機組跳閘后立即對在SOE中布控監(jiān)視的測點進行檢查，確認發(fā)變組保護D柜全停二動作，發(fā)現(xiàn)其跳閘出口脈沖寬度為10ms左右并持續(xù)1s；6123、6124開關(guān)監(jiān)控繼電器動作；監(jiān)視直流的便攜式錄波器因跳閘時廠用電切換過程中失電未保存記錄，主控報警“發(fā)變組保護電源消失”。與工頻交流電源同直流迭加的現(xiàn)象一致。

經(jīng)對發(fā)變組保護控制回路細致排查，發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護控制回路中，有廠高變風扇啟動控制回路，與廠高變就地控制電源（交流）存在聯(lián)系。分析1月3日、5日、9日#2機組跳閘時的工況，跳閘時分別伴有輸煤系統(tǒng)上煤、漿液循環(huán)泵啟動、#4磨煤機啟動，這些負載啟動電流可以達到其額定電流的5倍以上，在瞬間使廠高變負載達到風扇啟動值，當廠高變負荷達到額定負荷的60％時，發(fā)變組保護D柜發(fā)出廠高變風扇啟動指令，接點閉合，則將廠高變啟動控制電源（交流）與瓦斯動作回路（直流）連接，從而將交流電源加入發(fā)變組保護D柜的直流回路，致使發(fā)變組保護D柜全停二誤動，出口跳閘。而后，啟動電流下降至正常工作電流，廠高變啟動指令返回，切斷交流竄入直流的回路，使后續(xù)的故障排除無跡可尋。見下圖。

圖 廠高變風扇啟動控制回路錯誤接線圖

3 處理及防范措施

廠站二次系統(tǒng)由直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)組成，正常運行兩系統(tǒng)相互不連通，由于各種原因造成交流串入直流時，對交流回路的影響一般局限在該交流回路內(nèi)，但卻危及到全站的直流系統(tǒng)以及直流回路，造成保護出口中間繼電器誤動跳閘或引發(fā)直流熔絲熔斷造成全站保護拒動事故[3]。

由于常規(guī)的出口繼電器動作電壓55％～70％Ue的反措對于防止交流串入的誤動沒有效果，廠站近年由于交流串入直流引發(fā)的誤動事故多次發(fā)生，為防止交流串入直流引發(fā)保護誤動、拒動以及廠站全停的惡性事故發(fā)生，必須嚴格做到：

1）設(shè)計源頭上把關(guān)，嚴防交直流回路共用一根電纜，推廣交直流分開的典型設(shè)計方案。冷卻器電源一般采用雙交流供電模式，冷卻器控制回路采用直流供電模式。主變過負荷啟動風冷回路、過負荷閉鎖調(diào)壓回路,主變有載調(diào)壓箱：有載調(diào)壓電源為交流電源，主變檔位遙信回路為直流回路，主變繞組溫度補償回路為交流回路，繞組溫度高跳閘和報警回路為直流回路。

2）在開入回路中加入大功率繼電器重動，通過動作功率躲過脈沖和分布電容充放電過程。

3）各保護屏交流電流端子，交流電壓端子均采用試驗端子，以區(qū)分直流控制回路。

4）各保護屏打印機電源接于端子排底部，與保護直流回路以適量空端子隔離，其火線、零線色標醒目，嚴格防止其零線與PT N600連接及電纜屏蔽層連接。立即拆除保護屏上的照明燈并結(jié)合定年檢取消保護屏內(nèi)的交流照明回路，同時要求保護屏內(nèi)不得設(shè)置用于交流電源切換、并列用途的空開、閘刀等轉(zhuǎn)接回路。試驗電源屏交流插座與直流插座分層布置[4]。

5）結(jié)合檢修重點檢查戶外端子箱至刀閘、斷路器機構(gòu)箱的電纜，年限較久的電纜存在的交直流合用問題，并進行更換，清除交直流混用電纜問題。

6）圖紙審查和現(xiàn)場調(diào)試驗收時，核實每條從就地端子箱到保護裝置TA、TV交流回路的電纜專用且使用屏蔽電纜。

4 結(jié)束語

直流系統(tǒng)是變電站及發(fā)電廠一、二次設(shè)備的重要電源，它為變電站及發(fā)電廠的斷路器控制、信號、繼電保護及自動裝置、事故照明、綜自系統(tǒng)等設(shè)備供電。因直流系統(tǒng)故障造成的事故很多，例如交直流回路共用電纜；端子排潮濕凝露、雨水侵入、交直流電纜破損、誤碰、誤接線等原因造成交直流串電；系統(tǒng)一次短路電流串入二次回路等[5]。

跳閘回路電纜比較長，對地分布電容較大，一旦直流回路串入交流電壓，將會引起保護的誤動、拒動及開關(guān)誤跳等。加強基礎(chǔ)管理工作，運行維護人員應(yīng)監(jiān)視日常運行中直流電源和保護裝置的各種異常信息，及時分析處理，避免發(fā)生更為嚴重的后果。

參考文獻：

[1] 高春如.大型發(fā)電機組繼電保護整定計算與運行技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2005.

[2] 周劍，聶凱生.交流量串入直流控制回路造成保護誤動的分析和對策[J].電力自動化設(shè)備，2001，21(12).

[3] 國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4] 張曉春.基于LabViEW的微機保護裝置培訓(xùn)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2006(17).

[5] 吳志敏.二次回路問題引起保護裝置誤動的典型事故分析及研究[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2007(3).

收稿日期：（2015-12-15）