小電流系統接地選線保護裝置拒動的原因分析

鄧 嶸，劉天松，秦清林

(大唐桂冠合山發電有限公司，廣西 合山 546501)

合山發電有限公司3 號機組為超臨界670 MW機組，于2011-12-22 投產。3 號機組于2012年8月進行首次大修，在進行3B 號引風機試轉時其電機發生故障，3B 號引風機電源開關未動作，越級由6 kV 工作ⅢB 段備用電源進線6331 DL 跳閘，致使6 kV 工作ⅢB 段整段失電。

1 設備現狀

3 號機組發電機出口電壓為20 kV，經過廠高變降壓至6 kV，主要提供機組工作電源，分為6 kV 工作ⅢA 段和6 kV 工作ⅢB 段。其備用電源均取至02 號啟備變低壓側。系統一次接線如圖1 所示。

圖1 3 號機6 kV 廠用電源系統接線

其中，02 號啟備變配置為南瑞繼保RCS985T變壓器保護，分支零序保護I 段保護定值(一次值)為50 A，延時2.0 s，跳其備用進線開關；6 kV ⅢA、B 段饋線開關配置為珠海拓普智能電氣股份有限公司生產的TOP9720 系列保護裝置，所有6 kV 饋線零序保護均采用太原合創自動化有限公司生產的WXJ196B 型微機小電流系統接地選線裝置，該裝置啟動電壓為30 V、跳閘延時1 s，僅投饋線跳閘，母線跳閘退出。

2 事件經過

2012-09-11，3B 號引風機檢修完成后進行試運，運行人員騰空6 kV 工作ⅢB 段整段負荷，6 kV 工作ⅢA 段和6kV 工作ⅢB 段工作電源進線6302DL、6332DL 斷開，備用電源進線6301DL、6331DL 合閘，6 kV 工作ⅢA 段和6 kV 工作ⅢB段由02 號啟備變供電。運行值班員搖測3B 號引風機電機絕緣合格后，送上工作電源，合上3B 號引風機電源開關起動3B 號引風機時，6 kV 工作ⅢB段備用電源進線6331DL 跳閘，6 kV 工作ⅢB 段整段失電。

開關跳閘后，經查6 kV 工作ⅢB 段小電流接地選線裝置發母線接地信號，保護沒有出口，02號啟備變B 分支零序保護I 段動作。由于6 kV 工作ⅢB 段除了3B 號引風機電源外沒有其他負荷，未對其他設備造成影響。檢查電機無異常后，再試起3B 號引風機，保護動作情況同第1 次，就地檢查3B 號引風機電機本體，發現有冒煙現象。

3 原因分析

(1)打開3B 號引風機馬達引線接頭盒、星尾接線盒進行外觀檢查，無異常，在引線接頭盒處拆開電纜，搖測電纜絕緣合格，但電機對地絕緣為0。拆開星尾連接線，逐相搖測電機絕緣，發現B 相對地絕緣為0，判斷B 相接地，隨后解體電機檢查，發現B 相端部擊穿。

(2)對3B 號引風機零序電流CT 進行試驗，結果合格，保護回路無異常。通過故障錄波分析，第1 次流動3B 號引風機時，B 相電壓于720 ms 后降低，同時出現零序電壓和零序電流，2 s 后跳備用電源進線，故障消失。第2 次啟動時，啟動瞬間B 相電壓降低，同時出現零序電壓和零序電流，2 s后跳工作進線，故障消失，且在2 次保護動作過程中，02 號啟備變低壓側ⅢB 分支零序電流和零序電壓同向。

(3)按說明書對小電流接地選線裝置進行單裝置校驗。從繼電保護測試儀上任取一相電壓量，將其極性端和非極性端對應接入WXJ196B 型微機小電流系統接地選線裝置(以下簡稱裝置)的第一路電壓輸入端子上；再取一相電流量，同樣按照極性對應的方式接入到裝置的第一路電流輸入端子上。設置繼電保護測試儀電壓輸出31 V，相位20°；電流0.1 A，相位0°；即零序電壓超前零序電流20°，此時為出線接地，其跳閘繼電器閉合，用萬用表測量其相應結點接通。再將電壓的相位改為30°，60°，90°等值進行測試，試驗結果正確。

經查該小電流接地選線保護用CT 和PT 接線方法，均為同極性接入保護裝置。因此，當饋線發生故障時，零序電流超前零序電壓110°。按照CT和PT 同極性的方法，在零序電壓滿足的情況下，小電流選線裝置判斷為母線故障，發母線故障信號，由于未投跳母線，故障電流未消除，因此越級由02 號啟備變B 分支零序保護I 段動作，跳開備用電源進線，其電壓電流保護動作區如圖2 所示。

圖2 饋線零序電壓電流保護動作區

至此，可以得出如下結論：

(1)小電流接地選線保護用CT 和PT 接線按同極性接入無法正確判斷饋線故障或母線故障，并由于母線故障情況下未投跳閘功能，造成由上級保護動作切除故障電流的后果；

(2)該小電流接地選線保護裝置不可靠。

4 采取措施

針對分析出的原因，小電流系統接地選線裝置可以將母線PT 的接法改為反極性接法，使裝置能正確選線判斷饋線故障或母線故障。但周邊使用小電流接地裝置的各電廠或供電局，均反映該裝置曾出現誤動情況，并建議取消系統中小電流系統接地選線裝置，將所有負荷的零序電流接入綜合保護裝置，用6 kV 綜合保護裝置的零序電流保護實現。

因此，可將6 kV 工作ⅢA 段和6 kV 工作ⅢB 段所有負荷的零序電流接入本身的綜合保護裝置，并進行定值計算和整定，并在同類型故障中，由6 kV 綜合保護裝置零序電流保護延時0.1 s 正確動作切除故障電流，驗證改造成功有效。

5 結束語

隨著保護原理和制造技術的不斷發展，3～66 kV 中性點不接地或中性點經電阻、消弧線圈接地系統的單相接地選線常采用小電流接地選線裝置，用于指示出發生單相接地故障的線路。但是在實際應用過程中，該裝置對電流和電壓互感器極性有嚴格的要求，且在設備安裝調試過程中，不便模擬接地故障從而檢驗CT、PT 接入極性，容易造成裝置誤動或者拒動。因此，在目前綜合保護日趨成熟及母線故障較饋線故障較少的情況下，母線故障由弧光保護及電源后備保護來實現，這樣保護系統的可靠性較高。

1 賀家李，李永麗，董新洲，等．電力系統繼電保護原理(第4 版)[M]．北京: 中國電力出版社，2010.