一起電壓回路接線錯(cuò)誤引起的保護(hù)誤動(dòng)分析研究

張 凱，楊永紅，崔樂樂（國(guó)網(wǎng)四川省綿陽供電公司，四川綿陽，621000）

一起電壓回路接線錯(cuò)誤引起的保護(hù)誤動(dòng)分析研究

張 凱，楊永紅，崔樂樂
（國(guó)網(wǎng)四川省綿陽供電公司，四川綿陽，621000）

介紹了某變電站一起低壓減載保護(hù)動(dòng)作跳閘事故情況，并對(duì)事故原因進(jìn)行了分析，針對(duì)該起電壓回路接線錯(cuò)誤造成的繼電保護(hù)誤動(dòng)作，提出了正確接線方式。分析得出由于接線錯(cuò)誤造成采樣小PT飽和，使得保護(hù)裝置采樣數(shù)據(jù)異常，從而導(dǎo)致低壓減載保護(hù)誤動(dòng)作的結(jié)論。最后對(duì)該案例做了延伸介紹，對(duì)以后的工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。

低壓減載；電壓回路；繼電保護(hù)；飽和

0　引言

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)手段。正是因?yàn)槔^電保護(hù)占據(jù)這么重要的地位，所以一旦繼電保護(hù)出現(xiàn)故障或缺陷就會(huì)危及整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為保證電網(wǎng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)家電網(wǎng)公司專門制定了《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》。雖然規(guī)定中要求嚴(yán)格執(zhí)行繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)安全措施，防止繼電保護(hù)‘三誤’事故發(fā)生，但是作業(yè)人員在安裝調(diào)試和定期檢驗(yàn)保護(hù)裝置時(shí)，往往只注重裝置本身，忽視二次回路檢查，不少保護(hù)誤動(dòng)的不安全事件都源于二次回路的錯(cuò)誤接線。

圖1　系統(tǒng)接線圖

繼電保護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展，在運(yùn)行實(shí)踐的過程中由于不同原因?qū)⒉幻獍l(fā)生各種復(fù)雜的電網(wǎng)事故。本次事件是“誤接線”導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)的典型案例，違反了《四川電網(wǎng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置防“三誤”工作規(guī)定》，應(yīng)加強(qiáng)基建和改造施工全過程管理，開工后嚴(yán)格按照端子排圖接線，安裝完成后必須2人復(fù)核接線正確方可上電，上電前需檢查回路是否存在短路或接地。

1　故障前運(yùn)行方式

10kV出線均采用長(zhǎng)園深瑞ISA-351G作為饋線保護(hù)。

110kVⅠ、Ⅱ母并列運(yùn)行，101開關(guān)帶#1主變運(yùn)行于110kVⅠ母，102開關(guān)帶#2主變運(yùn)行于110kVⅡ母。10kVⅠ、Ⅱ母分列運(yùn)行，#1主變901開關(guān)供10kVⅠ母，#2主變902開關(guān)供10kVⅡ母。10kV甲線908、乙線912、丙線916、丁線914、戊線922、己線904、庚線910運(yùn)行于10kVⅡ母。系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

2　案例原因分析

2.1保護(hù)動(dòng)作情況

1）××××年××月××日01：06分58秒，10kV甲線低壓減載保護(hù)動(dòng)作跳開908開關(guān)。

2）××××年××月××日01：06分58秒，10kV乙線低壓減載保護(hù)動(dòng)作跳開912開關(guān)。

3）××××年××月××日01：06分58秒，10kV丙線低壓減載保護(hù)動(dòng)作跳開916開關(guān)。

2.2案例原因分析

通過對(duì)保護(hù)裝置動(dòng)作記錄、故障錄波及監(jiān)控信號(hào)收集分析，此次故障相關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況如下：

××××年××月××日01：06分55秒，10kVⅡ母系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障，造成B、C相電壓升高，10kVⅡ母所屬設(shè)備，除10kV丁線914、戊線922饋線保護(hù)外，其余饋線保護(hù)B、C相電壓采集均出現(xiàn)了不同程度的飽和，波形有削頂現(xiàn)象，且裝置A、B、C三相電壓采樣幅值及相角與A相接地故障實(shí)際情況不符（錄波波形見圖2）；但故障錄波器錄取的10kVⅡ母三相電壓與系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障實(shí)際情況相符合（錄波波形見圖3）。

圖2　10kV甲線908保護(hù)裝置電壓采樣波形

圖3　故障錄波器10kVⅡ母電壓波形

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，10kVⅡ母開關(guān)柜配線如下：

10kVⅡ母饋線保護(hù)電壓均取自二次電壓小母線，10kVⅡ母PT柜A相母線電壓A640、B相母線電壓B640、C相母線電壓C640、母線零序開口電壓L640、母線電壓N600均接入小母線，標(biāo)記分別為M1、M2、M3、M4、M5。但10kVⅡ母饋線保護(hù)裝置實(shí)際接線為：

II母PT柜A640——小母線M1——饋線保護(hù)裝置A相電壓開入

II母PT柜B640——小母線M2——饋線保護(hù)裝置B相電壓開入

II母PT柜C640——小母線M3——饋線保護(hù)裝置C相電壓開入

圖4　現(xiàn)場(chǎng)10kV電壓二次接線圖

II母PT柜L640——小母線M4——饋線保護(hù)裝置N相電壓開入

II母PT柜N600——小母線M5——饋線保護(hù)柜內(nèi)空端子

現(xiàn)場(chǎng)10kV電壓二次接線圖如圖4所示。

當(dāng)開口電壓L640接入饋線保護(hù)N相電壓開入后，饋線保護(hù)A、B、C三相電壓實(shí)際采樣值為：

圖5中，前四個(gè)通道Ua、Ub、Uc、3U0反應(yīng)母線PT A、B、C三相及零序開口繞組UL電壓波形，其中Ua=12V， Ub=92V，Uc=96V，UL=84V；后三個(gè)通道Ua’、Ub’、Uc’反應(yīng)母線PT A、B、C三相電壓在疊加零序開口繞組電壓后，合成的電壓波形，Ua’=73V，Ub’=169V，Uc’=174V，Ua’、Ub’、Uc’也就是實(shí)際接入饋線保護(hù)的三個(gè)單相電壓。

10kV出線均采用長(zhǎng)園深瑞ISA-351G作為饋線保護(hù)，低壓保護(hù)動(dòng)作定值為78V，時(shí)間定值為1秒，保護(hù)動(dòng)作邏輯為：

式（2）三個(gè)條件同時(shí)滿足，持續(xù)1秒后低壓保護(hù)即動(dòng)作出口。

根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算：

根據(jù)式（3），利用波形分析軟件合成Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如圖6所示。

表1　10kV甲線908饋線保護(hù)交流采樣小PT飽和度測(cè)試數(shù)據(jù)

圖6中前三個(gè)通道為母線PT A、B、C三相電壓波形，后三個(gè)通道為通過理論計(jì)算后合成的裝置應(yīng)測(cè)得的三相線電壓幅值。可以看出，理論合成后的三相線電壓波形正常，幅值均在104V左右。即將開口電壓L640接入饋線保護(hù)N相電壓開入后，其計(jì)算線電壓仍應(yīng)該是正常線電壓，低壓減載保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。

但通過饋線保護(hù)裝置的采樣波形（見圖2），可以看到饋線保護(hù)裝置電壓采集波形有明顯的削頂現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于PT飽和引起。因?yàn)楣收箱洸ㄆ髋c饋線保護(hù)裝置所取電壓均取自10kVⅡ母PT同一保護(hù)繞組，故障錄波器顯示的電壓波形正常，可以排除母線PT繞組飽和的可能。饋線保護(hù)電壓波形畸變的原因落在保護(hù)交流采樣插件的小PT上。抽取10kV甲線饋線保護(hù)裝置進(jìn)行PT飽和度試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

圖6　理論計(jì)算后裝置應(yīng)測(cè)得的三相線電壓

由表1可以看出，裝置交流采樣小PT在130V左右漸漸進(jìn)入深度飽和狀態(tài)。根據(jù)前面錄波器數(shù)據(jù)可知，開口電壓L640誤接入饋線保護(hù)N相電壓后，在系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障，接入裝置B、C相二次PT電壓最高在170V左右，最低也超過130V，而A相電壓一直在60-90V左右，所以A相電壓可以正常采樣，而B、C相電壓小PT會(huì)一直處于飽和狀態(tài)，從而使得裝置采取的B、C相電壓遠(yuǎn)低于外部接入電壓，且波形發(fā)生畸變。裝置低壓保護(hù)所用三個(gè)線電壓是運(yùn)用裝置本身所采集的相電壓經(jīng)過計(jì)算所得，由于A相電壓采樣正常，B、C相電壓飽和，必將引起裝置計(jì)算線電壓發(fā)生變化。

利用波形分析軟件將裝置采集三相相電壓Ua、Ub、Uc合成線電壓Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如圖7所示。

圖7 10kV甲線908低壓減載保護(hù)動(dòng)作時(shí)裝置采樣相電壓合成線電壓

圖7中，前三個(gè)通道為裝置實(shí)際的A、B、C三相電壓采樣，后三個(gè)通道為通過裝置采樣合成的三個(gè)線電壓?？梢钥闯觯珺、C相小PT飽和，不能正確反應(yīng)其采樣幅值和相角，合成后線電壓Uab=66V，Ubc=66V，Uca=73V，均低于定值78V，持續(xù)時(shí)間1秒，低壓減載保護(hù)動(dòng)作。10kV甲線908、乙線912、丙線916饋線低壓減載保護(hù)動(dòng)作均屬于上述情況。

另外4條10kVⅡ母饋線低壓減載保護(hù)未動(dòng)作原因。

10kV戊線922饋線保護(hù)裝置之前發(fā)出PT斷線告警信號(hào)，在系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障時(shí)，由于PT斷線閉鎖低壓保護(hù)動(dòng)作，故10kV戊線922饋線低壓減載保護(hù)未動(dòng)作。事后核實(shí)為裝置采樣插件B相小PT損壞，無法采集B相電壓，造成裝置PT斷線。更換采樣插件后，裝置恢復(fù)正常。

10kV丁線914饋線保護(hù)二次電壓接線正確，故低壓保護(hù)未動(dòng)作。

10kV己線904饋線保護(hù)在故障期間有22次啟動(dòng)報(bào)告，10kV庚線910饋線保護(hù)在故障期間有6次啟動(dòng)報(bào)告，通過對(duì)其啟動(dòng)波形分析，發(fā)現(xiàn)：故障期間，裝置三相線電壓一直在78V左右波動(dòng)，但持續(xù)時(shí)間均小于1秒，故低壓保護(hù)未動(dòng)作。原因?yàn)?0kV己線904、10kV庚線910饋線保護(hù)裝置在故障期間小PT飽和程度較輕未引起低壓保護(hù)動(dòng)作。

通過上述分析，此次10kV甲線908、乙線912、丙線916饋線低壓減載保護(hù)動(dòng)作直接原因?yàn)椋?0kV饋線開關(guān)柜端子排電壓接線錯(cuò)誤，誤將零序開口電壓UL當(dāng)成UN接入保護(hù)裝置。在10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于三相相電壓串入了UL這個(gè)大電壓而造成保護(hù)裝置采樣PT元件過度飽和，引起保護(hù)裝置采樣失真，導(dǎo)致饋線低壓減載保護(hù)誤動(dòng)作。

3　結(jié)論

通過以上分析得出，本次事件是因?yàn)?0kV甲線908、乙線912、丙線916饋線二次接線錯(cuò)誤，將UL接入了保護(hù)裝置的UN，使得10kV發(fā)生A相接地時(shí)保護(hù)裝置采到的UB、UC電壓都高達(dá)180V，超過了小PT的線性范圍，導(dǎo)致保護(hù)裝置采集到的電壓波形發(fā)生畸變?；兒蟮碾妷褐谢ê窟h(yuǎn)小于一次實(shí)際值，致使以基波為判據(jù)的低壓減載保護(hù)誤動(dòng)作。

4　對(duì)比說明

10kV饋線電壓二次回路正確接線方式如圖8所示：

圖8　10kV饋線電壓二次接線圖

10kV線路A相接地，10kV母線電壓情況為：A相電壓下降，B、C相電壓上升但不會(huì)超過線電壓。若本次接線正確，母線的相電壓最大不會(huì)超過110V，保護(hù)裝置采樣板的小PT不會(huì)飽和，波形就不會(huì)畸變，從而10kV饋線保護(hù)采的線電壓也不會(huì)畸變，三個(gè)線電壓大小還是為100V，低壓保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，而是發(fā)10kV母線一次接地告警，一次接地的線路還可以正常運(yùn)行兩小時(shí)。

5　延伸介紹

1）10kV系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，在系統(tǒng)一點(diǎn)接地的情況下，接地相對(duì)地電壓下降，非接地相對(duì)地電壓升高，不過線電壓不會(huì)變化。

2）保護(hù)裝置內(nèi)有若干小PT，將PT二次來的電壓轉(zhuǎn)換成更低的電壓進(jìn)行采集，而這個(gè)小PT是有飽和系數(shù)的，一般取額定電壓的1.2倍。不同的保護(hù)裝置有不同的飽和度，具體情況參照保護(hù)裝置說明書。

3）低壓減載保護(hù)的作用：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額引起電壓下降時(shí)，根據(jù)電壓下降程度，自動(dòng)斷開一部分用戶，阻止電壓繼續(xù)下降，以使電壓迅速恢復(fù)到正常值，防止系統(tǒng)崩潰。

6　結(jié)語

本文首先對(duì)故障前的運(yùn)行方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，其次對(duì)案例的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后得出結(jié)論，故障原因是由于電壓回路接線錯(cuò)誤造成的，最后介紹了正確接線方式，并對(duì)該案例做了延伸介紹，為以后的工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。

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With the analysis of protection misoperation caused by the voltage circuit wiring error

Zhang Kai，Yang Yonghong，Cui Lele
（State Grid MianYang Electric Power Supply Company，Mianyang，621000，China）

This paper introduces protection tripping accidents for a substation，which because low voltage load shedding，and analyses the cause of the accident.In the view of the relay protection misoperation caused by the voltage circuit wiring error，this paper proposes the correct wiring.This paper arrive at the reason of voltage load shedding that sampling small PT saturation due to wrong wiring，makes the protective device sampling data is abnormal. Finally，the case makes a presentation extension，which has guiding significance for engineering practice.

low voltage load shedding；the voltage circuit；the relay protection；saturation

TM76

A