一起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)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(dòng)保護(hù)誤動(dòng)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(dòng)保護(hù)動(dòng)作、機(jī)組跳閘事件。通過(guò)故障錄波圖、保護(hù)裝動(dòng)作信號(hào)及CT二次回路的檢查，綜合分析保護(hù)動(dòng)作原因，提出了防范措施。

發(fā)電機(jī)；差動(dòng)保護(hù)；C相電流；CT二次回路分流

引言

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

1 事件概況

某電廠(chǎng)裝機(jī)容量4*600MW。事發(fā)前4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。2010年9月10日10時(shí)27分52秒，#3機(jī)組運(yùn)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(xiàn)燈亮、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作燈亮。雙重化的第二套發(fā)電機(jī)保護(hù)（DGT-801B）未動(dòng)作。查該機(jī)組故障錄波圖，跳閘時(shí)刻未見(jiàn)電氣量啟動(dòng)，僅有發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)開(kāi)關(guān)量啟動(dòng)。

2 故障數(shù)據(jù)

機(jī)組故障錄波圖顯示（見(jiàn)下圖）：發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓對(duì)稱(chēng)、中性點(diǎn)三相電流對(duì)稱(chēng)（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(jiàn)波動(dòng)。

RCS-985G動(dòng)作報(bào)告:

裝置啟動(dòng)58ms后，發(fā)電機(jī)比率差動(dòng)動(dòng)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(shí)刻未有啟動(dòng)信息。

3 檢查情況

發(fā)電機(jī)比率差動(dòng)保護(hù)定值設(shè)置：

現(xiàn)場(chǎng)檢查一次設(shè)備正常，未見(jiàn)明顯故障點(diǎn)。

通過(guò)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(wú)故障。中性點(diǎn)電流對(duì)稱(chēng)、問(wèn)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(xiàn)采用分相電纜敷設(shè)。本體二次引出線(xiàn)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(guò)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(yàn)端子、二次電纜再引接至保護(hù)、測(cè)量、勵(lì)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(xiàn)端子紅外熱成像檢測(cè)，數(shù)據(jù)正常、較歷次測(cè)試無(wú)異。且該端子箱安裝固定、周邊無(wú)振動(dòng)源、電纜孔洞封堵良好、戶(hù)內(nèi)安裝、柜門(mén)關(guān)閉良好、柜內(nèi)干凈、溫、濕度在合格范圍，未見(jiàn)異物。由此可排除CT端子箱端子排松動(dòng)、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(lèi)似，也可排除。故障點(diǎn)鎖定在CT二次引接電纜或CT根部端子上。因當(dāng)時(shí)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(xiàn)倉(cāng)，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(chǎng)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(cè)試：將機(jī)端、中性點(diǎn)各4組CT試驗(yàn)端子連接片劃開(kāi)，CT二次直阻、回路絕緣及二次負(fù)載測(cè)試結(jié)果如下（使用雙臂電橋）：

每組CT二次繞組（含電纜）對(duì)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(cè)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(dòng)保護(hù)用）C相直阻比其余二相?。–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(cè)）；

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(shí)搭架工正在搭架子）壓扁。將鋼管移走后，在端子箱重新測(cè)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(xiàn)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(xiàn)重新包扎后，在端子箱處用雙臂電橋測(cè)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(cè)試，三相均平衡且數(shù)值符合要求。CT二次檢查確為一點(diǎn)接地，且保護(hù)用接地點(diǎn)在保護(hù)屏內(nèi)。CT二次根部通流試驗(yàn)，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(yàn)正確。由故障電流分析保護(hù)裝置動(dòng)作正確性：

RCS-985G比率差動(dòng)的動(dòng)作特性如圖：

動(dòng)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(dòng)保護(hù)動(dòng)作判定：kbl=0.05+Kblr*0.67=0.0567（取Kblr為0.01時(shí)）

Id=0.33Ie＞（0.0567*0.67+0.2）Ie=0.24Ie，滿(mǎn)足動(dòng)作方程。

驗(yàn)證保護(hù)裝置正確動(dòng)作。

5 防范措施

5.1切實(shí)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(shí)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員應(yīng)充分考慮工作風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)工作成員需交待清楚安全注意事項(xiàng)，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(guó)電力出版社，1994.

[2]中國(guó)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(shí)踐及運(yùn)行案例中國(guó)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(guó)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(shí)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)。