泵站繼電保護裝置校驗問題及解決對策

商 鵬，姜鳴歧，趙 敏

（南水北調(diào)東線山東干線有限責任公司，山東 濟南250109）

南水北調(diào)東線一期工程在山東境內(nèi)分為南北、東西兩條輸水干線，形成“T”字形輸水大動脈，干線全長1 191 km。其中南北干線長487 km，東西干線長704 km。繼電保護裝置預防性試驗范圍涉及棗莊、濟寧、泰安、濟南、德州、膠東6 個管理局10 個管理處，項目位置布置在韓莊運河段工程、南四湖～東平湖段工程、濟南～引黃濟青段工程、魯北輸水工程4 個單項工程。

南水北調(diào)山東段7 座輸水泵站、3 座水庫泵站，除雙王城水庫泵站3 號電容柜采用深圳國電南瑞科技有限公司SAI-328D 繼電保護裝置外，其余202 臺保護裝置均采用施耐德電氣電力自動化有限公司MiCOM P 系列產(chǎn)品，同種類繼電保護裝置型號、參數(shù)等基本相同，有利于加強各泵站之間技術(shù)人員的交流，相互取長補短。在此對各單位繼電保護設(shè)備存在的問題進行集中討論，研討解決方案。

1 校驗過程中遇到的問題及對策

1.1 保護定值與接線

1）主變縱聯(lián)差動保護校驗。泵站主變的縱聯(lián)差動保護用于保護變壓器繞組和引出線多相短路故障、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路故障及繞組匝間短路故障[1]。P63X 系列變壓器差動保護裝置和國內(nèi)常用保護裝置在整定值算法上有所不同，P63X 系列采用的是三折線跳閘特性，國內(nèi)常用保護裝置采用的是二折線跳閘特性。

施耐德MiCOMP63X 系列保護裝置差動保護啟動值校驗時，高、低壓側(cè)單相注入電流計算應考慮零序濾波功能投入。零序濾波功能投入時，高壓側(cè)單相注入校驗電流IA為高壓側(cè)差動保護啟動值Id，A的1.5 倍，低壓側(cè)單相注入校驗電流Ia為低壓側(cè)差動保護啟動值Id，A的倍。根據(jù)MiCOMP63X 系列保護裝置差動保護原理，現(xiàn)場試驗時檢查保護裝置功能的投入情況并具體分析，按照設(shè)計要求進行保護裝置校驗。

2）機組差動保護動作。鄧樓泵站3#機組開機后電動機保護裝置差動保護動作，通過對裝置故障記錄中差動電流及電動機首尾端電流的分析，初步判斷為電動機尾端存在分流現(xiàn)象。打開電動機尾端蓋板檢查后，發(fā)現(xiàn)C 相尾端電纜從電流互感器安裝位置處脫落，這造成了電流互感器檢測到的電流減小，引起差動保護動作。脫落原因為3#機組C 相尾端電纜和電流互感器所固定的螺栓采用銅螺栓，材質(zhì)較脆易發(fā)生斷裂。故障點處理后，對3#機組電動機保護裝置、電動機、電流互感器、避雷器進行了電氣試驗，試驗數(shù)據(jù)均在合格范圍內(nèi)。

鄧樓泵站機組額定電流為152 A，通過保護裝置采集到的啟動電流在700 A 左右，正常運行時電流100 A 左右。一般電流不超過3 000 A 的情況下，采用鍍鋅螺栓或不銹鋼螺栓完全能夠滿足設(shè)備運行要求。尾端電纜和電流互感器所固定的螺栓更換為度鍍鋅螺栓后，解決了銅材質(zhì)螺栓強度較低易發(fā)生斷裂的安全隱患。

1.2 保護裝置自身

1）隨著使用年限增加設(shè)備老化，存在部分保護裝置按鍵失靈及死機的問題，既影響參數(shù)設(shè)置、信息查詢又存在發(fā)生故障后保護裝置拒動等安全隱患，日常運行中應經(jīng)常檢查保護裝置性能狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時上報。通過預防性試驗檢查有問題的保護裝置，及時聯(lián)系廠家技術(shù)人員到場維修，無法維修的提出申請采購設(shè)備進行更換，保證設(shè)備性能完好，動作可靠。

2）由于P63X 變壓器保護裝置和部分P24X機組保護裝置未進行漢化，為英文操作界面，對現(xiàn)場操作人員專業(yè)能力有較高的要求，有泵站誤將電動機保護裝置二級菜單中差動保護退出，試驗時差動保護功能不動作，經(jīng)過檢查參數(shù)設(shè)置，差動保護功能重新投入后動作正常。發(fā)現(xiàn)問題后將所有保護裝置啟用密碼保護功能，要求非操作人員禁止操作保護裝置，操作人員未經(jīng)允許不得修改保護定值、投退保護功能。

1.3 二次回路接線[2]

1）防止接線錯誤。長溝泵站2#站變保護裝置速斷保護跳閘出口不動作，繼電保護校驗儀器輸出速斷保護可靠動作的電流值，在繼電保護裝置中采集的電流比實際輸出值減小很多，經(jīng)檢查速斷保護電流互感器試驗N 端子與零序電流互感器試驗N 端子接線接反，造成速斷保護不動作，改正接線后保護動作恢復正常。

長溝泵站1～5#電動機保護裝置試驗時，零序保護不動作。經(jīng)檢查零序電流互感器二次額定電流為1A，零序電流互感器二次線接至保護裝置零序電流保護5A 輸入端子，引起測量誤差，造成零序電流保護不動作。將零序電流互感器二次線接至保護裝置零序電流保護1A 輸入端子后，測量誤差消除，保護動作恢復正常。針對泵站各電氣設(shè)備柜內(nèi)布置不同，部分電氣柜布線線號不規(guī)范，電氣設(shè)備二次接線接錯的情況，試驗前應首先檢測試驗端子接線的正確性，拆開電流試驗端子后（包括互感器非極性端試驗N 端子），測量保護裝置輸入端子“Ia”、“Ib”、“Ic”（極性端）到試驗端子的接線情況，正確連接試驗線確保試驗設(shè)備及人員的安全性，試驗結(jié)果的準確性。

2）非電量保護接線。個別干式變壓器存在高溫、超溫非電量保護二次線存在未接線或直接接入跳閘回路，未通過保護裝置，故障信息在保護裝置上無記錄的情況。發(fā)現(xiàn)問題后及時將干式變壓器二次線按照設(shè)計要求將信號線接入保護裝置，在保護廠家技術(shù)人員修改保護程序內(nèi)部邏輯后，保護裝置跳閘出口動作正常，保證了干式變壓器在超溫故障時保護裝置可靠動作，記錄能夠準確查詢。

2 現(xiàn)場校驗需注意的問題

1）試驗需要將其他保護閉鎖時（如電動機過流保護校驗時需將差動保護關(guān)閉），一定要記錄閉鎖保護的信息，試驗結(jié)束后將該保護重新投入，避免保護不動作造成事故。

2）臺兒莊泵站、八里灣泵站機組電動機保護裝置程序設(shè)置斷路器在試驗位置必須合閘后熱過負荷保護功能才能啟動，在進行電動機熱過負荷試驗時，斷路器因低電壓保護定時限跳閘，需把保護測試儀電壓輸出線接至保護裝置電壓輸入端子，三相持續(xù)輸入不低于低電壓保護動作值的正常電壓后，方可合閘進行熱過負荷保護試驗。大屯水庫、東湖水庫電動機保護裝置接地保護投入，斷路器在試驗位置，需將接地保護閉鎖才能合閘進行保護裝置電氣試驗。

3）保護裝置不僅具備保護功能，而且還具備測量、計量等功能，運行操作管理人員應定期巡視檢查測量數(shù)據(jù)的準確性，電流、電壓值有異常時和儀表測量數(shù)據(jù)進行比對，同時檢查裝置中電流互感器、電壓互感器變比參數(shù)設(shè)置與設(shè)備實際變比是否相符，是否人為改動。長時間停用的保護裝置應定期上電維護，查看自檢是否正常。

4）繼電保護專用測試儀要可靠接地，絕對禁止將外部的交直流電源引入到測試儀的電壓、電流輸出插孔。試驗時如果繼電器無法長時間通過大電流，建議在保證保護動作時延的前提下，盡可能減小故障限時，延長故障前時間。默認情況下測試儀輸出為輕載狀態(tài)，當測試儀所帶負載的阻抗值較大或需要輸出較大電流時，試驗前按下切換按鈕，將測試儀切換到重載狀態(tài)。

5）測試儀動作接點接口要接在保護裝置數(shù)字量輸出相應接口上，否則會損壞內(nèi)部電路板，影響到測試設(shè)備安全及使用壽命，因繼電保護設(shè)備數(shù)字量輸入、輸出模塊背板十分相似，在接線時一定多加小心。如果現(xiàn)場沒有圖紙，或圖紙表示不明的情況下，可沿著跳閘壓板線號尋找繼電保護裝置數(shù)字量輸出模塊完成接線。

6）在測試諧波制動系數(shù)時，從電流回路中加入的基波電流分量，不僅應使差動保護能夠可靠動作，而且此電流不可過小，基波電流分量過小時基波電流本身誤差會偏大，會出現(xiàn)測試結(jié)果不夠準確的現(xiàn)象。目前主要的繼電保護微機型測試儀有六路電流和三路電流兩種。比率差動試驗六路電流測試時，高低壓兩側(cè)三相可以同時檢測，接線簡單。三路電流測試時，要防止其他相誤動，接線復雜，在測試過程中只能分相檢測。

3 結(jié) 語

綜上所述，繼電保護裝置反應電氣設(shè)備不正常運行狀態(tài)或發(fā)生故障，根據(jù)設(shè)定發(fā)出報警信號或控制斷路器跳閘，對輸水泵站和水庫泵站中的輸配線路、變壓器和電動機等主要電氣設(shè)備進行監(jiān)視和保護。只有通過繼電保護裝置預防性試驗和日常維護，保證裝置的性能良好，避免誤操作、誤退出，才能夠按要求發(fā)出預告信號或自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部分正常運行，便于運行值班人員采取措施，恢復電氣設(shè)備正常工作，使得繼電保護預防性試驗工作真正起到作用，為南水北調(diào)泵站機電設(shè)備安全運行和調(diào)水通暢保駕護航。