一起TA兩點(diǎn)接地引起的發(fā)變組保護(hù)誤跳閘分析

李博，孟慶黨，趙鳴，馬佳，孫效云

（華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽巢湖238015）

一起TA兩點(diǎn)接地引起的發(fā)變組保護(hù)誤跳閘分析

李博，孟慶黨，趙鳴，馬佳，孫效云

（華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽巢湖238015）

繼電保護(hù)中電流回路兩點(diǎn)接地是造成保護(hù)不正確動(dòng)作的隱患。通過(guò)對(duì)一起繼電保護(hù)誤動(dòng)事件，采取波形分析、相量分析、定量計(jì)算、回路試驗(yàn)的分析方法，證實(shí)TA兩點(diǎn)接地是造成保護(hù)裝置不正確動(dòng)作的原因，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際提出相應(yīng)的解決措施。

TA兩點(diǎn)接地；波形分析；地電位差；誤動(dòng)

0 引言

《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，電流互感器的二次回路必須有且只能有一點(diǎn)接地［1］。以某廠發(fā)生的一起TA兩點(diǎn)接地故障為例說(shuō)明由于不同接地點(diǎn)之間存在電位差，地網(wǎng)電位差竄入電流回路產(chǎn)生附加電流，造成保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

1 事故概況

某電廠2號(hào)機(jī)組額定容量660 MW，采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線，發(fā)變組保護(hù)采用雙重配置，保護(hù)型號(hào)為RCS－985A。發(fā)變組保護(hù)A柜發(fā)變組比率差動(dòng)、主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘，汽機(jī)跳閘，鍋爐MFT，其電氣接線如圖1所示。

對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行外觀檢查，無(wú)短路放電痕跡，系統(tǒng)無(wú)任何操作。

故障前后機(jī)組及線路故障錄波器中各電流、電壓都無(wú)異常變化，且發(fā)變組保護(hù)B柜也無(wú)任何保護(hù)啟動(dòng)及報(bào)警，可以判定跳閘不是由于一次系統(tǒng)故障造成。

圖1 電氣接線圖

對(duì)發(fā)變組保護(hù)A柜進(jìn)行測(cè)試，采樣及動(dòng)作情況都正確無(wú)誤，可以排除保護(hù)裝置本身誤動(dòng)可能性。

由于造成比率差動(dòng)動(dòng)作的C相電流幾乎沒(méi)有非周分量、幅值較大、波形平滑、無(wú)毛刺，可以排除回路受電磁干擾的可能性［2－3］。

對(duì)發(fā)變組A柜各側(cè)電流回路進(jìn)行絕緣測(cè)試，發(fā)現(xiàn)主變高壓側(cè)電流絕緣為零，分相分段測(cè)試，升壓站電流互感器本體C相絕緣為零，進(jìn)一步排查，本體接線盒處電纜破損，刀傷明顯。綜合以上判斷為電流二次回路故障造成保護(hù)裝置誤動(dòng)。

2 事故原因分析

2.1 波形分析

如表1及圖2示，主變高壓側(cè)A相、B相電流無(wú)變化，C相電流增大，主變低壓側(cè)及廠變高壓側(cè)各相均無(wú)變化；如表2及圖3示，主變高壓側(cè)A相校正電流無(wú)變化，B相、C相校正電流故障后都增大且兩者幅值不等，主變低壓側(cè)及廠變高壓側(cè)各相校正電流無(wú)變化；如圖4示，主變A相無(wú)差流，B相、C相均有差流且C相差流較大。

表1 主變電流A

表2 主變差流及校正后電流

圖2 主變高壓側(cè)電流

圖3 主變高壓側(cè)校正電流

圖4 主變差動(dòng)電流

2.2 相量分析

發(fā)變組保護(hù)RCS－985A內(nèi)部軟件采用星角變換，即高壓側(cè)星型電流校正后和低壓側(cè)及廠變高壓側(cè)電流進(jìn)行計(jì)算得到差動(dòng)和制動(dòng)電流。主變高壓側(cè)A相、B相電流無(wú)變化，由保護(hù)內(nèi)部的校正方法知高壓側(cè)A相校正電流也應(yīng)無(wú)變化，這點(diǎn)從表2及圖3可以證實(shí)。地電位差作用在C相產(chǎn)生的附加電流和C相本身的負(fù)荷電流不同相位且使C相電流增大，故校正后的B相、C相電流也增大，兩者相位接近為150°，從表2及圖3也可以證實(shí)。綜合以上，主變高壓側(cè)各相電流及校正后各相電流相量應(yīng)如圖5所示。圖中：IA為主變高壓側(cè)A相電流；IB為主變高壓側(cè)B相電流；IC為附加電流與負(fù)荷電流疊加之后的主變高壓側(cè)C相電流；

IA′為主變高壓側(cè)A相校正電流，；IB′為主變高壓側(cè)B相校正電流，；IC′為主變高壓側(cè)C相校正電流，。

圖5 主變高壓側(cè)及校正后各相電流相量圖

2.3 定量計(jì)算

由于引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的是C相，忽略C相附加電流與負(fù)荷電流相位差的影響，分析如下，主變高壓側(cè)校正電流為1.02Ie；主變低壓側(cè)校正電流為0.63Ie，廠變高壓側(cè)校正電流為0.03Ie，那么C相制動(dòng)量為

該制動(dòng)量下C相需要差動(dòng)電流量為

式中：Id為差動(dòng)電流；Kb1為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)；Ir為制動(dòng)電流；Icdqd為差動(dòng)電流啟動(dòng)定值；Kbl1為起始比率差動(dòng)斜率定值；Kbl2為最大比率差動(dòng)斜率定值；n為最大斜率時(shí)制動(dòng)電流倍數(shù)，固定取6。取Kbl2=0.7；Kbl1=0.1；Icdqd=0.3。式（1）可簡(jiǎn)化為

將Ir＝0.84代入，即當(dāng)Id＞0.42時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)裝置實(shí)際差流為0.43Ie，滿(mǎn)足動(dòng)作條件，故主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，發(fā)變組比率差動(dòng)與此類(lèi)似。

2.4 C相電流增大原因

升壓站主變高壓側(cè)C相電流互感器本體出線電纜絕緣層破損，電纜銅芯接地，由于保護(hù)室和升壓站地網(wǎng)電位不同，在C相產(chǎn)生了附加電流，造成C相電流增大，地電位差對(duì)TA回路的的影響如圖6所示。

圖6 地電位差對(duì)TA回路的影響

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及改進(jìn)措施

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是事故驗(yàn)證的關(guān)鍵，在停機(jī)狀態(tài)，TA回路除在保護(hù)柜可靠接地外，在升壓站電流互感器C相另外模擬一處接地點(diǎn)，發(fā)變組保護(hù)屏上顯示A相差流為0.01Ie、B相差流為0.07Ie、C相差流為0.08Ie；將升壓站等電位網(wǎng)通過(guò)一根120 mm2的銅纜與主地網(wǎng)可靠連接后，模擬同樣的條件，發(fā)變組保護(hù)屏上顯示A相差流為0.02Ie、B相差流為0.00Ie、C相差流為0.01Ie，以上的試驗(yàn)可以驗(yàn)證地網(wǎng)連接不充分時(shí)，地電位差會(huì)產(chǎn)生額外的差動(dòng)電流，甚至造成保護(hù)誤動(dòng)作。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，提出以下解決措施：將發(fā)變組保護(hù)裝置中控制字“TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)”投入，在繼保運(yùn)行規(guī)程中沒(méi)有明確規(guī)定，TA斷線后保護(hù)應(yīng)動(dòng)作，可以將該控制字投入，以免電流二次回路故障跳機(jī)事故發(fā)生；運(yùn)行中可以在電流回路接地線上測(cè)量電流判斷回路情況，正常應(yīng)為20～40 mA，如果地線的電流大于100 mA，應(yīng)重點(diǎn)檢查；升壓站等電位網(wǎng)通過(guò)一根120 mm2的銅纜與主地網(wǎng)可靠連接，降低升壓站地網(wǎng)與保護(hù)室地網(wǎng)電位差；重視二次回路的絕緣監(jiān)測(cè)工作，利用停機(jī)機(jī)會(huì)，尤其在空氣濕度比較大的天氣對(duì)保護(hù)裝置及二次回路進(jìn)行絕緣測(cè)試，以便發(fā)現(xiàn)潛在隱患；提高二次回路施工工藝，避免出現(xiàn)割傷電纜的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

分析說(shuō)明TA兩點(diǎn)接地是造成保護(hù)誤動(dòng)的原因，從現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，TA本體接線盒空間狹小，電流回路又采用硬線，在施工中易造成損傷，在設(shè)備選型、施工工藝上有待改進(jìn)，在保護(hù)整定、等電位地網(wǎng)敷設(shè)、絕緣監(jiān)督等方面避免保護(hù)誤動(dòng)。

［1］GB 14285—2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程［S］．

［2］馬偉明，張磊，孟進(jìn)．獨(dú)立電力系統(tǒng)及其電力電子裝置的電磁兼容［M］．北京：科學(xué)出版社，2007.

［3］劉培國(guó)，侯冬云．電磁兼容基礎(chǔ)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2008.

圖2 曹集臺(tái)區(qū)低壓供電線路示意

2.1 計(jì)算結(jié)果

以3月供售電量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，表計(jì)損失為160 kWh，導(dǎo)線損耗為3 038 kWh，理論線損率為14.01%。

2.2 投資和效益分析

方案1：理論線損率下降到8.42%。該方案優(yōu)點(diǎn)是投資少。

方案2：理論線損率下降到4.74%，較方案1有明顯降低。

方案3：理論線損率下降到3.51%。但該方案投資較大。

綜上分析，完成表箱相別的調(diào)整迫在眉睫，而更換導(dǎo)線則是投資大見(jiàn)效小的改造措施。最終確定采用變動(dòng)變壓器位置和調(diào)整相別同時(shí)進(jìn)行的方案2。改造后，5月曹集臺(tái)區(qū)實(shí)際完成線損率為5.86%，效益明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析對(duì)比，編制并實(shí)施了配網(wǎng)技術(shù)降損的最佳改造方案，調(diào)整了部分變壓器的安裝位置，統(tǒng)一規(guī)劃了低壓線路，充分解決了低壓臺(tái)區(qū)的三相負(fù)荷分布不平衡的問(wèn)題。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，使用該方法后明顯降低了線損，改善了電網(wǎng)運(yùn)行狀況，提高了用戶(hù)用電質(zhì)量和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為制定切實(shí)可行的線損考核指標(biāo)以及建設(shè)及改造新農(nóng)網(wǎng)提供了強(qiáng)有力的理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］袁慧梅，郭喜慶，于海波.中壓配電網(wǎng)線損計(jì)算新方法［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002，26（11）：50－53.

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司農(nóng)電工作部.縣供電企業(yè)線損管理規(guī)范管理輔導(dǎo)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2006.

［3］崔曉青.淺談10 kV線路線損實(shí)時(shí)分析［J］.山東電力技術(shù)，2009，36（6）：33－34.

［4］余衛(wèi)國(guó)，熊幼京，周新風(fēng).電力網(wǎng)技術(shù)線損分析及降損對(duì)策［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（18）：54－57.

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［6］蔡樹(shù)錦.三相負(fù)荷不平衡對(duì)線損的影響［J］.農(nóng)村電氣化，2002（4）：23－24.

［7］劉祥文.負(fù)荷中心的確定方法［J］.南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1998（1）：63－68.

收稿日期：2015-01-15

作者簡(jiǎn)介：

閆海慶（1977），男，工程師，從事輸配電技術(shù)相關(guān)工作；

劉曉紅（1978），女，從事繼電保護(hù)相關(guān)工作；

于森（1985），男，從事線損管理相關(guān)工作；

趙愛(ài)玲（1973），女，從事線損管理相關(guān)工作；

王洪星（1978），男，工程師，從事配電技術(shù)相關(guān)工作。

Analysis of a Generator Transformer Unit Protection Maloperation Caused by TA Two-point Grounding

LI Bo，MENG Qingdang，ZHAO Ming，MA Jia，SUN Xiaoyun
（Huanengchaohu Power Plant Co.Ltd，Chaohu 238015，China）

Two－point grounding of the current loop in relay protection causes incorrect actions.We confirm that TA two－point grounding is the cause of the incorrect action of protection device.The conclusion is reached by adopting the method of wave form analysis，vector analysis，quantitative calculation and circuit test.for a relay protection misoperation accident Also，corresponding measures combined with the actual situation are put forward.

TA two－point grounding；waveform analysis；earth potential difference；misoperation

TM774

B

1007－9904（2015）05－0074－04

2014－12－12

李博（1984），男，工程師，現(xiàn)從事電廠繼電保護(hù)工作。