內蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司 杜喜來

主題詞: 電流互感器；繼電保護；測量儀表；二次回路接地

引言

為保證電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行，需要對電力系統(tǒng)及其中各電力設備的相關參數(shù)進行測量，以便對其進行必要的計量、監(jiān)控和保護。通常的測量和保護裝置不能直接接到高電壓、大電流的電力回路上，而需將這些高電平的電力參數(shù)按比例變換成低電平的參數(shù)或信號，以供給測量儀器、儀表、繼電器和其它類似電器使用，進行這種變換的變壓器，通常稱為互感器。

電流互感器是將一次回路的大電流成正比的變換為二次小電流以供給測量儀表、繼電保護使用。

1 電流互感器接地原則

《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》繼電保護重點實施要求6.3.2規(guī)定：公用電流互感器二次繞組二次回路只允許、且必須在相關保護柜屏內一點接地。獨立的、與其他電壓互感器和電流互感器的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應在開關場一點接地。

交流電流回路設置接地點是為了保證人身和設備的安全，但是如果接地點不正確，會造成繼電保護裝置不正確動作，如電磁式保護時代，差動保護的電流回路，只允許在保護盤上一點接地，不能在各自的端子箱接地，防止區(qū)外故障時，電流二次回路的分流導致保護誤動。在3/2接線的廠站中，保護取合電流時，應在就地端子箱將兩組電流互感器合在一起再經(jīng)電纜送至保護盤，接地點選擇在端子箱一點接地。

目前我們使用的微機保護，差動保護的組成及邏輯都是在裝置內部，裝置所接入的各側電流回路都沒有直接電的聯(lián)系，因此，各側的電流互感器二次接地點應選擇在就地端子箱接地。但是在3/2接線的廠站，如果兩個電流互感器取的是合電流，則應該在取合電流之處一點接地，電流互感器二次回路如果出現(xiàn)多點接地，會因分流導致保護不正確動作。

2 事件經(jīng)過

某電廠3號機發(fā)變組保護B屏主變差動保護動作，動作行為導致汽輪機打閘、發(fā)電機跳閘、發(fā)電機出口斷路器跳閘、滅磁開關跳閘，主變壓器跳閘，5031斷路器和5032斷路器跳閘，高壓廠用變壓器跳閘，廠用變壓器所帶負荷切換至啟備變運行。

3 故障時數(shù)據(jù)記錄

主變差動保護動作后檢查發(fā)變組保護裝置各保護動作信息如下：

發(fā)變組保護A屏RCS-985裝置只有500KV斷路器聯(lián)跳開入量保護動作，無其他電氣量保護動作。

發(fā)變組保護B屏DGT801裝置500KV斷路器聯(lián)跳動作、主變B相差動保護動作。

機組故障錄波器記錄在發(fā)變組保護B屏主變差動保護動作前，主變壓器高壓側三相電流均為300A，發(fā)電機機端三相電流均為13000A，高廠變高壓側三相電流均為900A，在主變差動保護動作前100毫秒內主變差動保護三側電流無任何突變。

4 保護動作邏輯分析

4.1 保護動作順序

發(fā)變組保護B屏主變差動保護首先動作，跳開發(fā)電機出口斷路器、5031斷路器、5032斷路器，同時關閉主汽門。

由于5031斷路器、5032斷路器斷開，使500KV升壓站內500KV斷路器聯(lián)跳保護動作，送至機組使發(fā)變組保護A屏及B屏500KV聯(lián)跳保護都動作。

4.2 檢查與判斷

檢查發(fā)變組保護C屏非電量保護動作情況，主變重瓦斯、主變輕瓦斯、壓力釋放、繞組超溫等異常報警均未發(fā)出，主變壓器各側電流、電壓正常無畸變，且主變差動保護差流很小，判斷主變壓器運行正常。

推斷出本次主變差動保護動作，是一起由于電流互感器二次回路原因導致的保護誤動作事件。

4.3 對保護動作時一次電流進行計算

主變壓器低壓側電流為13000A，高廠變高壓側電流為900A。依據(jù)變壓器接線方式計算主變正常運行時高壓側的電流如下：

4.4 變壓器差動保護原理

變壓器差動保護原理上不反應外部短路，當被保護設備完好時，不管外部系統(tǒng)發(fā)生何種短路或擾動，恒有

式中 Ij為被保護設備第j各端子的流入正向電流相量；m為被保護設備總端子數(shù)。

以常用的Y，dll接線的電力變壓器為例，它們兩側的電流之間就存在著30°的相位差。即使變壓器兩側電流互感器二次電流的大小相等，也會在差動回路中產(chǎn)生不平衡電流Iunb。通常采用相位補償?shù)姆椒ǎ瑢⒆儔浩餍切谓泳€一側電流互感器的二次繞組接成三角形，而將變壓器的三角側電流互感器的二次繞組接成星形，以便將電流互感器二次電流的相位校正過來。采用了這樣的相位補償后，Y，dll接線變壓器差動保護的接線方式及其有關電流的相量圖如下。

圖中IAY、IBY和ICY分別表示變壓器星形側的三個線電流，和它們對應的電流互感器二次電流為Iay、Iby和Icy。由于電流互感器的二次繞組為三角形接線，所以加入差動臂的電流為：

它們分別超前于IAY、IBY和IcY相角為30°。在變壓器的三角形側，其三相線電流分別為IAd、IBd和ICd，相位分別超前IAY、IBY和ICY30°。因此該側電流互感器輸出電流Iad、Ibd和Icd與IAd、IBd和Icd同相位。所以流進差動臂的三個電流就是它們的二次電流Iad、Ibd和Icd。Iad、Ibd和Icd分別與高壓側加入差動臂的電流Iar、Ibr和Icr同相，這就使Y，dll變壓器兩側電流的相位差得到了校正，從而有效地消除了因兩側電流相位不同而引起的不平衡電流。

4.5 故障時保護B屏主變各側電流波形圖

對主變差動保護三側電流數(shù)據(jù)進行分析，分析過程如下：

主變差動保護定值：比率系數(shù)Kz0.5；差動啟動值Iq1.18A（以主變低壓側為基準）；拐點Ig2.8A（歸算至主變低壓側）。

依據(jù)主變差動保護錄波圖可知：

主變高壓側電流IA=0.197A∠0°

主變高壓側電流IB=0.198A∠-119.5°

主變高壓側電流IC=0.239A∠-193.5°

由此可以算出在主變高壓側C相疊加了一個電流Ic'，其大小為：

Ic'=0.177A∠-169.1°

△IB=（主變高壓側IB-主變高壓側IC）×平衡系數(shù)K+低壓側Ib+廠變低壓側Ib

其中主變低壓側Ib=2.609A∠-272.4°

主變低壓側Ic=2.606A∠-32.8°

高廠變高壓側電流Ib=0.181A∠-116.4°

高廠變高壓側電流Ic=0.180A∠-235.6°

平衡系數(shù)K經(jīng)計算可得K=6.561

計算主變差動保護各相差流分別為：

△IB=1.547A∠54.5°

△IC=1.157A∠-129.2°

依據(jù)DGT801保護裝置邏輯，主變差動保護制動電流Iz為主變高壓側、主變低壓側、高廠變高壓側中電流最大者。因此各相制動電流等于主變低壓側電流，分別為：

IzB=2.609A

IzC=2.606A

主變差動保護動作方程：

Id ＞ Iq Iz ＜ Ig (1)

Id ＞ Kz (Iz－Ig)+Iq Iz ＜ Ig (2)

動作特性曲線如下：

由于制動電流Iz ＜ 拐點電流Ig，故用方程（1），即差流Id大于差流啟動值Iq 1.18A時，保護就會動作。

依據(jù)計算結果：

△IA=0.208A∠-164.8°

△IB=1.547A∠54.5°

△IC=1.157A∠-129.2°

B相差流大于動作值，其他兩相都小于動作值，因此主變B相差動保護動作，且是由于主變高壓側C相電流畸變引起。

5 原因查找

對DGT801裝置各通道進行通流檢測。對主變差動保護三側加入正相序1A電流，裝置顯示電流數(shù)值、相位正確，對主變差動保護邏輯功能進行校驗，保護裝置邏輯功能正確，排除保護裝置采樣通道、邏輯故障導致保護誤動作的可能。

對電流互感器二次回路進行直阻、絕緣測試，發(fā)現(xiàn)500KV側5031斷路器電流互感器二次回路存在兩點接地現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)C相二次線在根部由于電纜老化，有破損接地情況。

6 原因分析

本次事件中變電站的接地網(wǎng)并非實際的等電位面，主變高壓側電流互感器二次回路接地點在保護屏內，但由于C相電流互感器根部電纜破損接地，使其在500kV升壓站內又形成一個接地點，此接地點與保護屏內接地點存在電壓差，導致兩接地點之間及電流互感器二次回路構成一電流回路（如下圖所示）。

主變高壓側流入保護裝置的電流實際是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C相電流失真，折算至主變低壓側后使主變差動保護的B相與C相都產(chǎn)生差流。當此差流增大至動作值后，主變差動保護動作。

7 結束語

此次對主變差動保護誤動作的相關數(shù)據(jù)與跳閘波形的分析，從源頭上弄清了故障原因，同時也深刻地詮釋了二次回路一點接地的重要性和必要性。繼電保護專業(yè)人員只有掌握保護原理并結合反措要求，細化檢查項目，才能確保保護動作的正確性和可靠性，避免此類事件再次發(fā)生。