莊鳳華

(廈門華夏國際電力發(fā)展有限公司，福建 廈門 361026)

0 引言

循環(huán)水泵是發(fā)電廠的主要輔機之一，其主要作用是給汽輪機凝汽器提供冷卻水，用以冷卻凝結(jié)汽輪機排汽。循環(huán)水泵作為實現(xiàn)動力循環(huán)的重要組成部分，對電廠的安全和發(fā)電十分重要。

根據(jù)GB 14285—2016《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，電機容量大于2 000 kW，或者2 000 kW以下但電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)不符合要求的電機，可裝設(shè)差動保護(hù)。然而，可能造成電機試轉(zhuǎn)和運行啟動時出現(xiàn)差動保護(hù)誤動的因素有很多，如電機差動保護(hù)配備的電流互感器同型系數(shù)不為1、安裝過程中電流互感器二次接線錯誤、差動保護(hù)電流互感器到差動保護(hù)裝置的電纜阻抗過大、調(diào)試中繼電保護(hù)試驗不完善等。

為了保證循環(huán)水泵電機的安全、穩(wěn)定運行，以某電廠循環(huán)水泵電機差動保護(hù)投運時數(shù)據(jù)異常為例，對電機差動保護(hù)的基本原理和誤動原因進(jìn)行深入分析，提出解決辦法，以便為類似事故的預(yù)防提供有益借鑒。

1 差動保護(hù)原理

差動保護(hù)是反映被保護(hù)元件(區(qū)域)各側(cè)電流差而動作的保護(hù)裝置，差動保護(hù)的電流互感器安裝在被保護(hù)設(shè)備的各側(cè)，在正常運行和外部故障時，流入差動保護(hù)的差動電流為不平衡電流，通過適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器的變比、接線方式、外部電纜截面等，使不平衡電流值相對較小，差動保護(hù)不會動作；當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，流入保護(hù)的差動電流大大增加，保護(hù)動作跳開相應(yīng)的開關(guān)。由于其原理簡單、保護(hù)范圍明確及動作快速，差動保護(hù)能夠起到保護(hù)設(shè)備并防止故障擴大的作用，為大型高壓電氣設(shè)備廣泛采用。

某公司循環(huán)水泵電機采用的是基于比率制動的縱聯(lián)差動保護(hù)，即：在電動機兩側(cè)(中性點側(cè)與開關(guān)側(cè))裝有兩組變比相同的電流互感器，按環(huán)流法連接將該相的差流回路接入電流繼電器，當(dāng)差動電流滿足動作判據(jù)時，保護(hù)動作出口跳閘。

2 電機差流異常分析

在電流互感器接線和電動機狀況正常的情況下，電機差動電流很小；如果差動電流或者不平衡電流較大，就會造成差動保護(hù)誤動作，其原因分析如下。

(1) 查看電機兩側(cè)的電流互感器的容量和型號，如果不同或者相差過大，會造成兩側(cè)電流值不同，從而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。

(2) 查看繞組兩側(cè)的電流互感器接線情況，接線錯誤會造成電流互感器相序的不對應(yīng)，從而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。

(3) 查看電流互感器極性是否對應(yīng)，極性不對應(yīng)會導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作，極性不對應(yīng)包括一個極性不對應(yīng)、兩個極性不對應(yīng)和三個極性不對應(yīng)。

(4) 查看保護(hù)裝置中同相兩側(cè)電流是否成一定比例，由此判斷兩側(cè)電流互感器變比是否相同，變比不同會引起差動電流，從而導(dǎo)致差動保護(hù)誤動作。

以上引起差動保護(hù)誤動的具體原因，在實際情況中常常不是單一出現(xiàn)的，因此，在檢查差動保護(hù)誤動作原因時，應(yīng)予以綜合考慮。

3 循環(huán)水泵電機差動保護(hù)數(shù)據(jù)異常分析

3.1 電機接線及故障

某電廠循環(huán)水泵差動保護(hù)的接線情況如圖1所示。采用電機容量為2 300 kW/1 750 kW的雙速電機，6 kV開關(guān)為ABB公司的高壓開關(guān)，相應(yīng)保護(hù)配置為ABB公司的REF-542微機保護(hù)。開關(guān)側(cè)電流互感器(400/5，5P20/25VA)三相星形接線。中性點側(cè)為電機廠配置的電流互感器(400/5，5P20/25VA)。

圖1 差動保護(hù)的接線

由于中性點只配置a，c兩相電流互感器(不完全星形接法)，中性點CT進(jìn)入差動保護(hù)的b相電流是由a，c兩相相加后的電流(-Ib)，為正確取得b相的差流，該電流反向進(jìn)入b相差動元件，即a，c相電流分別流入保護(hù)裝置的a，c相差動元件的頭部，而從其尾部出來的電流相加后接入裝置b相差動元件的尾端，再從其頭部出來后作為中性點CT的n線電流再重新回到中性點CT的不完全星形中性點上。

該電機是在運行中發(fā)生故障，返回生產(chǎn)廠家重新?lián)Q完線圈并檢修試驗合格后送回公司；在公司另行安排了抽轉(zhuǎn)子檢查，試驗正常后投運。第一次投運時，低速接線方式(1 750 kW)由于功率低于2 000 kW，差動保護(hù)退出，運行正常；停運后，改成高速接線方式(2 300 kW)。由于要檢測差流情況，差動保護(hù)投入信號，繼保人員在6 kV開關(guān)室進(jìn)行檢查，2B循環(huán)水泵開關(guān)ABB微機保護(hù)裝置顯示故障異常，差動保護(hù)A，C兩相均有差流且均為0.87Ie。

3.2 故障分析

3.2.1 初步分析

一次系統(tǒng)檢查時，對循環(huán)水泵電機進(jìn)行絕緣檢測，顯示無異常；二次系統(tǒng)檢查時，對循泵電機側(cè)電流互感器進(jìn)行拆蓋檢查，顯示接線端子緊固正常；解線對電流互感器接線進(jìn)行絕緣檢查，其對地及相間絕緣均達(dá)到50 MW以上。

電機的二次回路和中性點電流互感器均為原配的電流互感器，二次電纜和二次負(fù)載都經(jīng)過核算，滿足相應(yīng)要求。因此，初步分析故障原因在二次回路接線上。

3.2.2 深入分析

該電機裝置的所有保護(hù)及保護(hù)定值設(shè)置(二次電流)見表1。

表1 電動機保護(hù)裝置定值

根據(jù)中性點CT b相電流進(jìn)入差動元件的接法，其電流計算公式為：

根據(jù)保護(hù)裝置ABB REF-542說明書，差動保護(hù)差流和制動電流的計算公式為：

保護(hù)裝置的采樣電流、差流及制動電流情況見表2。

表2 采樣電流、差流及制動電流值 單位：A

從表2可知，開關(guān)側(cè)電流采樣值正常，而中性點側(cè)B相異常；差流A相正常，而B，C兩相異常，差流為0.87Ie。

由于中性點采樣電流B相異常，從圖1 CT二次接線圖可知，B相電流是A，C相合成電流，因此分析是C相電流極性接錯所致。

采用相量分析法做進(jìn)一步分析，如圖2所示。

圖 2 中性點CT C相極性接反相量圖示

由圖2可得：

由于Ic極性接反，

根據(jù)上述分析可知，Ib值與采樣值215 A基本吻合；IB_b值與采樣值0.58Ie基本吻合；IC_b值與保護(hù)裝置采樣值0.44Ie基本吻合。問題應(yīng)該在中性點CT的C相電流極性上，打開中性點CT接線箱發(fā)現(xiàn)每一相有4根線。

折開C相的4根電纜重新對線，發(fā)現(xiàn)電機繞組尾部的2根電纜跟與另外2根電纜交叉了，這樣接線使中性點的CT極性剛好相反，該接線錯誤源自于返修電機廠。調(diào)整接線后重新進(jìn)行試驗，差流和采樣均顯示正常(見表3)。

表3 調(diào)整接線后差流及采樣值 單位：A

3.2.3 其他可能的接線錯誤分析

用相量分析法做同樣的分析，可以得出其他接線錯誤下的差流和制動電流關(guān)系(見表4)，設(shè)電機的實際電流為I。

表4 各種接線錯誤差流與制動電流匯總

4 處理建議

基于該電廠循環(huán)水泵差動保護(hù)數(shù)據(jù)異常的分析和處理，提出以下建議。

(1) 加強相量計算及分析。異常數(shù)據(jù)分析結(jié)合相量及相關(guān)計算，能夠精準(zhǔn)定位異常，確保處理準(zhǔn)確、快速。

(2) 敦促電機檢修廠加強規(guī)范管理，確保出廠接線正確，應(yīng)在接線圖上標(biāo)明出線的每個端子連接內(nèi)部接線情況。

(3) 加強系統(tǒng)調(diào)試。檢修調(diào)試單位應(yīng)按照GB 50150—2006《電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》，認(rèn)真核對確認(rèn)現(xiàn)場接線是否正確，并通過帶負(fù)荷試驗驗證差動保護(hù)的正確性。