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一起差動保護(hù)誤動事件原因分析及防范措施

2015-12-28 07:57:37郭冰云
科學(xué)中國人 2015年26期
關(guān)鍵詞:發(fā)電機(jī)動作故障

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)。

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