一起差動保護(hù)誤動事件原因分析及防范措施

郭冰云

福建華電電力工程有限公司

一起差動保護(hù)誤動事件原因分析及防范措施

郭冰云

福建華電電力工程有限公司

介紹了一起因CT二次回路分流引起的發(fā)電機(jī)差動保護(hù)動作、機(jī)組跳閘事件。通過故障錄波圖、保護(hù)裝動作信號及CT二次回路的檢查，綜合分析保護(hù)動作原因，提出了防范措施。

發(fā)電機(jī)；差動保護(hù)；C相電流；CT二次回路分流

引言

發(fā)電機(jī)差動保護(hù)，能反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及其引出線的相間短路，是發(fā)電機(jī)的主要保護(hù)。差動保護(hù)動作的正確性直接影響機(jī)組運行乃至整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

1 事件概況

某電廠裝機(jī)容量4*600MW。事發(fā)前4臺機(jī)組運行。2010年9月10日10時27分52秒，#3機(jī)組運行中跳閘。首出為發(fā)電機(jī)跳閘。至機(jī)組保護(hù)室，發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護(hù)A柜（雙重化中的第一套發(fā)電機(jī)保護(hù)、RCS-985G）跳閘燈亮、TA斷線燈亮、發(fā)電機(jī)差動保護(hù)動作燈亮。雙重化的第二套發(fā)電機(jī)保護(hù)（DGT-801B）未動作。查該機(jī)組故障錄波圖，跳閘時刻未見電氣量啟動，僅有發(fā)電機(jī)差動保護(hù)開關(guān)量啟動。

2 故障數(shù)據(jù)

機(jī)組故障錄波圖顯示（見下圖）：發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓對稱、中性點三相電流對稱（發(fā)電機(jī)電流僅機(jī)尾一組接入故障錄波器）、其余電氣量也正常、未見波動。

RCS-985G動作報告:

裝置啟動58ms后，發(fā)電機(jī)比率差動動作。

該裝置故障錄波數(shù)據(jù)整理如下：

其余保護(hù)裝置故障時刻未有啟動信息。

3 檢查情況

發(fā)電機(jī)比率差動保護(hù)定值設(shè)置：

現(xiàn)場檢查一次設(shè)備正常，未見明顯故障點。

通過故障錄波裝置、保護(hù)裝置數(shù)據(jù)分析可得：跳閘期間系統(tǒng)無故障。中性點電流對稱、問題應(yīng)出在接于A柜的發(fā)電機(jī)機(jī)端C相CT二次回路，因該相電流較其余相減少近一半。

機(jī)端CT二次引出線采用分相電纜敷設(shè)。本體二次引出線電纜外部防護(hù)途徑：引出銅管、包塑金屬軟管（引出銅管與電纜橋架間的過渡防護(hù)措施）、電纜橋架、鍍鋅金屬管、發(fā)電機(jī)出口CT二次端子箱，而后經(jīng)端子箱電流試驗端子、二次電纜再引接至保護(hù)、測量、勵磁等柜。

該發(fā)電機(jī)出口CT二次端子箱故障前2天剛進(jìn)行接線端子紅外熱成像檢測，數(shù)據(jù)正常、較歷次測試無異。且該端子箱安裝固定、周邊無振動源、電纜孔洞封堵良好、戶內(nèi)安裝、柜門關(guān)閉良好、柜內(nèi)干凈、溫、濕度在合格范圍，未見異物。由此可排除CT端子箱端子排松動、異物搭接等異常情況所致。發(fā)變組保護(hù)A柜檢查情況與CT端子箱類似，也可排除。故障點鎖定在CT二次引接電纜或CT根部端子上。因當(dāng)時該機(jī)#8瓦處漏油嚴(yán)重，油已進(jìn)入發(fā)電機(jī)出口封閉母線倉，汽機(jī)檢修人員正搭設(shè)腳手架、待搭設(shè)完畢進(jìn)行滲漏處理。腳手架位置正位于發(fā)電機(jī)出口CT處。

至現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)有一腳手架鋼管壓住一根包塑金屬軟管。因此首先進(jìn)行CT二次回路測試：將機(jī)端、中性點各4組CT試驗端子連接片劃開，CT二次直阻、回路絕緣及二次負(fù)載測試結(jié)果如下（使用雙臂電橋）：

每組CT二次繞組（含電纜）對地絕緣均大于200MΩ（1000V兆歐表），相間絕緣均大于300 MΩ；

各組CT二次繞組直流電阻測試（含CT本體與端子箱之間的電纜），發(fā)現(xiàn)機(jī)端第8組CT（接于RCS-985G，差動保護(hù)用）C相直阻比其余二相小（C相：0.11Ω，A相：5.65Ω，B相：5.63Ω），其余組別CT二次繞組三相直阻基本平衡；

各組CT二次負(fù)載阻值三相均平衡（CT端子箱處測）；

至機(jī)端C相CT安裝處進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)C相CT電纜（2芯）的包塑金屬軟管被搭架用的鋼管（當(dāng)時搭架工正在搭架子）壓扁。將鋼管移走后，在端子箱重新測該相CT直阻，發(fā)現(xiàn)三相阻值已基本平衡，均為5.63Ω左右；

檢查該電纜芯線發(fā)現(xiàn)二芯均有明顯絕緣皮破損，用絕緣膠帶將該電纜芯線重新包扎后，在端子箱處用雙臂電橋測該組CT直阻：A相：5.57Ω；B相：5.66Ω；C相：5.62Ω；

CT絕緣（1000V搖表）：A相：600MΩ；B相：600MΩ；C相：700MΩ；

將另7組CT直阻及二次負(fù)載測試，三相均平衡且數(shù)值符合要求。CT二次檢查確為一點接地，且保護(hù)用接地點在保護(hù)屏內(nèi)。CT二次根部通流試驗，發(fā)變組保護(hù)采樣數(shù)據(jù)正常。

將CT端子箱所拆除的連接片等恢復(fù)原態(tài)，將所有端子緊固。

4 原因分析

發(fā)電機(jī)機(jī)端C相CT二次引線電纜外部防護(hù)套管被腳手架鋼管壓扁，該防護(hù)套管為包塑金屬軟管。其結(jié)構(gòu)為鍍鋅鋼帶制成的管壁上覆塑料保護(hù)套。因該軟管被擠壓、內(nèi)部鋼帶變形、側(cè)邊刺入電纜線芯，與金屬部分接觸（C481），導(dǎo)致C相二次回路短接。電流分流情況如圖所示：

因C相CT二次引出線經(jīng)鍍鋅鋼帶短接，C481電流分為兩部分：C481'經(jīng)保護(hù)裝置回至N481，C481''經(jīng)小電阻回至N。因鍍鋅剛帶存在一定阻值，與該相CT原二次負(fù)載值接近，因此流經(jīng)保護(hù)裝置電流被分流近一半。

保護(hù)裝置通道采樣試驗正確。由故障電流分析保護(hù)裝置動作正確性：

RCS-985G比率差動的動作特性如圖：

動作方程：Id＞Kbl*Ir+Icdqd（Ir＜4Ie）

Kbl=Kbl1+Kblr*(Ir/Ie)

由定值可得：Kbl1=0.05，Kbl2=0.5，Icdqd=0.2

C相差動保護(hù)動作判定：kbl=0.05+Kblr*0.67=0.0567（取Kblr為0.01時）

Id=0.33Ie＞（0.0567*0.67+0.2）Ie=0.24Ie，滿足動作方程。

驗證保護(hù)裝置正確動作。

5 防范措施

5.1切實做好基建期技術(shù)監(jiān)督工作，控制電纜需采用鎧裝屏蔽電纜，增加電纜抗外力損傷能力。

5.2可能存在外力破壞等影響的控制電纜采用全程金屬鋼管保護(hù)措施。

5.3二次電纜附近有工作時，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)充分考慮工作風(fēng)險，對工作成員需交待清楚安全注意事項，并監(jiān)護(hù)到位。

[1]賀加禮，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理中國電力出版社，1994.

[2]中國華電集團(tuán)公司電氣及熱控技術(shù)研究中心.電力主設(shè)備繼電保護(hù)的理論實踐及運行案例中國水利水電出版社，2009

[3]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用中國電力出版社，2002

[4]鐘自勤.繼電保護(hù)裝置及二次回路故障檢修典型實例機(jī)械工業(yè)出版社，2006

郭冰云（1973-），女，福建龍巖人，電力工程師，本科，福建華電電力工程公司技術(shù)經(jīng)濟(jì)中心，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。