電壓互感器二次反充電造成發電機掉閘探討

摘 要：電壓互感器二次反充電會使運行中的保護裝置失去交流電壓，造成保護的誤動或拒動，某發電廠發生一起由于電壓互感器二次反充電造成保護動作發電機掉閘的事件。分析這一事件的原因，比較兩種失磁保護原理的優劣，提出改進發電廠廠用電備自投回路的方案。

關鍵詞：備自投；電壓互感器；反充電

1 系統及運行方式說明

系統為220KV系統，正常運行方式下，＃01啟備變作為＃1、#2機廠用電備用電源，#02啟備變作為＃3、＃4機廠用電備用電源，如圖1：

＃01、＃02啟備變保護采用電磁式繼電器保護，＃3機的備自投回路采用繼電器接點聯瑣回路，YJJ、YZJ-A、YZJ-B作為廠用電備用電源監察繼電器；＃4機的備自投回路采用DCS［1］快切卡件，它需要取系統A相電壓作為啟備變電壓監察判斷量，若系統電壓消失，則快切卡件會閉鎖，＃4機的廠用電備自投功能自動退出，而快切卡件所取的系統電壓則是＃02啟備變運行于I母時經I母刀閘切換（1ZZJ）后或者是運行于III母時經III母刀閘切換(2ZZJ)后的系統電壓，如圖2：

圖中1G為262 I母刀閘，2G為262 III母刀閘，＋KM、－KM為262開關控制回路電源。因此在＃02啟備變轉為檢修狀態前應將1ZZJ（為＃4機快切卡提供I母線系統電壓）用紙片墊住，同時將繼電器YZJ-A、YZJ-B(供＃3機廠用電備用電源監察使用) 用紙片墊住，以保證運行人員操作＃01啟備變作為＃3、＃4機廠用電備用電源時的備自投回路暢通。選擇墊1ZZJ而不墊2ZZJ是因為在＃02啟備變送電前可能需要騰空III母，利用母聯3開關串代262開關對其進行充電和電流二次回路相量測試。

2 事件經過

2005年4月25日，＃02啟備變高壓側262開關大修結束，由于此次大修更換了三相SF6 CT，因此＃02啟備變在轉為熱備用前需騰空III母，用母聯3開關串帶262開關測相量。在運行人員騰空III母后合上262 III母刀閘的同時，運行于I母的＃1發電機掉閘，檢查＃1發變組保護屏有“失磁t1”保護動作信號。

3 原因分析

這是一起由于電壓互感器二次反充電造成保護動作的事件。通過電壓互感器二次向不帶電的母線充電稱為反充電，對于220KV電壓互感器，變比為220/0.1，停電的一次母線（III母）即使未接地，其阻抗（包括母線電容及絕緣電阻）雖然較大，假定為1MΩ，但從電壓互感器二次側看到的阻抗只有1000000/（2200）2≈0.2Ω，近乎短路，故反沖電流較大（反沖電流主要決定于電纜電阻及兩個互感器的漏抗），將造成運行中的電壓互感器二次側小開關跳開或熔斷器熔斷。在＃02啟備變停電前，將I母電壓切換繼電器1ZZJ用紙片墊住，在運行人員合262 III母刀閘前將紙片取下，但是1ZZJ繼電器機構卡澀，閉合的接點并沒有打開，運行人員合上262III母刀閘后III母電壓切換繼電器2ZZJ動作吸合，通過繼電器1ZZJ和2ZZJ將I母二次電壓和III母二次電壓并列，I母二次電壓通過III母PT二次向不帶電的III母反充電，造成I母PT二次小開關跳開，220KV母線電壓波動，此時運行于I母的＃1發電機運行狀態為：有功205MW、無功21Mvar、轉子電壓224V，系統電壓和轉子電壓均低于＃1發變組保護裝置(南自WFBZ-01)中失磁保護低電壓整定值，如圖3。

此原理中系統電壓沒有TV斷線判據，而且系統電壓低，整定值沒有設置門檻值，因此TV斷線時保護裝置可能會認為是系統電壓低，此時＃1發電機所發無功較少，相應的轉子電壓較低，圖中可以看出，系統電壓低與轉子電壓低滿足失磁t1保護的條件，加之失磁保護整定值Kf［2］=0.35偏低，造成＃1發電機解列。

4 整改措施

＃1發電機掉閘是由于WFBZ-01發變組保護裝置失磁t1保護邏輯和整定值Kf的不合理造成的，為了設備的安全穩定運行，依據《華北電網調度管理規程》，及時對Kf進行重新整定（Kf=0.828），并聯系南自公司改進了失磁保護原理，如圖4：

新的失磁保護原理更趨于合理，無論機端電壓低還是轉子電壓低必須同時滿足阻抗圓判據保護才可以動作，并設置機端電壓TV斷線條件閉鎖，避免由于TV斷線而導致保護誤動作。

5 結束語

在啟備變轉為檢修狀態前，需要人為地將監視系統電壓的繼電器用紙片墊住，本身就存在一定的不安全因素，可能存在不了解繼電保護二次回路的運行人員操作順序不合理、繼電器機構卡澀、繼電器接點特性不良等情況，由此引發電壓互感器二次反充電等不安全事件，甚至會影響到系統的穩定。因此對于繼電保護人員來說，應該盡可能完善二次回路，筆者認為：備自投回路的YZJ-A、YZJ-B繼電器接點可并接一聯片，在啟備變停電斷開母線側刀閘前將此聯片投入即可，不需要再用紙墊繼電器，啟備變轉為熱備用狀態后將此聯片打開，此方法應較為安全可靠，不存在繼電器接點氧化嚴重或簧片變形等問題影響備自投回路的弊端。至于1ZZJ或2ZZJ由于要進行系統電壓切換，因此只能依靠制定正確的操作票、運行人員和繼電保護人員的良好配合、墊繼電器后及取下墊繼電器的紙片后對回路的認真檢查并制定處理切換繼電器同時動作的專用運行規程來保證安全。