二灘水電廠GISⅡ母CT保護掉牌報警原因分析

馬德君，趙彥明，孫福

(1.官地水力發電廠，四川西昌615000;2.錦屏水力發電廠，四川西昌615000)

1 事件概述

2008年12月7日，二灘水力發電廠電氣班人員開票進行GIS 5014斷路器直流電阻試驗的定期工作。11∶15，中控室報GIS II母CT保護掉牌報警信號，GISⅡ母CT的位置在5014斷路器上，經查，當時的安全措施為5014斷路器斷開，CT監視繼電器常開觸點處于常開位置且CT監視繼電器直流工作電源未斷開(即回路處于工作狀態)，此時，只有電氣班人員正在進行5014斷路器A相的直流電阻測量試驗，其他人員未在此斷路器上進行工作。

2 初步原因分析

CT保護掉牌必須具備的條件為:在CT監視繼電器兩端電壓超過6 V且時間超過3 s。其接線見圖1。

根據CT掉牌條件，結合現場只有電氣班在進行該CT直流電阻試驗的具體情況，初步分析得出此次GISⅡ母CT保護掉牌報警的原因為試驗中在CT監視回路上產生了超過6 V的電壓，且持續時間超過3 s。經分析，電壓產生的原因有兩種可能:

(1)斷路器直流電阻測試儀快速升流，使得CT二次側產生6 V以上的電壓。

(2)斷路器直流電阻測試儀的輸出包含大量的交流電壓信號，該電壓信號在CT二次側產生了6 V以上的電壓。

3 模擬試驗

為查找并驗證CT掉牌初步分析的原因，電氣班在試驗室使用同型號的實物進行了模擬試驗。

3.1 試驗器材

斷路器直流電阻測試儀、母線CT(2000/1A)、高阻繼電器(MBP－A2II 1A 50HZ)、CT二次回路監視繼電器、AVO交直流信號輸出儀、FLUKE示波表、萬用表、導線若干。

3.2 試驗接線

試驗針對CT二次側短路以及CT二次側并聯高阻繼電器和監視繼電器(模擬現場實際接線)兩種情況，其試驗接線情況分別見圖2、3。

圖2 CT二次側短路試驗接線圖

圖3 CT二次側并聯高阻繼電器及監視繼電器試驗接線圖

3.3 試驗數據

(1)對于圖2，試驗記錄了斷路器直阻測試儀在不同電流I1情況下母線CT二次側所流過的電流I2，試驗數據見表1。

(2)對于圖3，試驗記錄了斷路器直阻測試儀在不同電流I1情況下母線CT二次側監視繼電器所流過的電流I2以及CT二次側的電壓U2、電壓信號U2的頻率f。試驗數據見表2。

(3)試驗波形及關系曲線圖見圖4～10。

表1 CT二次側短路試驗數據表

表2 CT二次側并聯高阻繼電器及監視繼電器試驗數據表

圖4 一次側電流穩步增加時監視繼電器上的電壓波形圖

圖5 一次側電流瞬間增減為100 A(3 s以內)時監視繼電器上的電壓波形圖

圖6 CT二次側短路情況下一次側電流固定時CT二次側電流波形圖

圖7 CT二次側短路情況下CT二次側電流與一次側電流的關系曲線圖

圖8 一次側電流為50 A、100 A直流時監視繼電器兩端電壓波形圖

圖9 CT一次側電流與二次側監視繼電器兩端電壓關系曲線圖

圖10 斷路器直流電阻測試儀輸出波形測試回路及輸出波形圖

4 試驗數據分析、原因排查及結論

由圖4可知，既使進行平穩操作，隨著通過CT的一次側電流的增加，在監視繼電器兩端也會產生超過6 V的交流電壓(最大為10 V左右)。而從圖4可知，在進行試驗過程中，模擬通過CT一次側的電流以最快速度增加時監視繼電器兩端會產生最大幅值達55 V的交流電壓，但時間低于3 s。通過以上數據可以判定，斷路器直流電阻測試儀快速升流的確使CT二次側產生的電壓很高(遠高于6 V)，但時間小于動作時間(3 s)，因此，此次CT掉牌報警的原因不在于快速升流，故排除初步原因分析中的第(1)種可能。

由表1、圖6、7可知，當斷路器直流電阻測試儀在CT一次側通過直流電流時，在CT二次側就會感應出一定數值的電流，而且在一定范圍內二次側電流與一次側電流基本成正比，說明直流電阻測試儀在試驗過程中將在母線CT二次側產生一定電流，進而由表2、圖8、9可知，當斷路器直流電阻測試儀在CT一次側通過直流電流時，在CT二次側并聯的監視繼電器上就會流過一定數值的電流，在其兩端產生一定幅值、頻率為100 Hz的周期性交流電壓，說明回路電阻測試儀器的直流輸出量中存在交流分量。從圖10中可以驗證，在回路電阻測試儀輸出中含有100 Hz的交流分量，當直流電阻測試儀輸出電流大于10 A時，CT監視繼電器兩端電壓均在10 V以上。試驗中，當該電壓作用約3 s后，CT二次回路監視繼電器即動作。

結論:通過對上述試驗數據進行分析得知，因回路電阻測試儀器的直流輸出量中包含頻率為100 Hz的交流分量，在進行斷路器直流電阻測試時，該交流分量在CT的二次側產生了一定數值的100 Hz交流電流，該電流流經監視繼電器時，在其兩端將產生一定幅值的電壓。試驗中，當斷路器直流電阻測試儀的輸出電流為10 A左右時，監視繼電器兩端將產生一個超過6 V的電壓，如該電壓作用3 s以上，則監視繼電器動作，繼而發出CT保護掉牌報警信號。

5 結語

通過此次事件，可以總結出以下經驗教訓:

(1)工作的安全措施要周全、到位。例如此次工作中，如果將母線CT斷線保護回路切掉就不會發生報警。

(2)對試驗設備及儀器的功能等情況要清楚。此次事件就是對斷路器直流電阻測試儀輸出量中含有交流分量不清楚而造成的。

為防止類似事件的發生，在此次模擬試驗及原因查找的基礎上，對于此類斷路器的直流電阻試驗工作增加了以下安全措施:選在母線停電檢修的時間進行或試驗前停掉相關保護(如切斷CT監視繼電器直流電源)。