一起主變零序差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故分析

鄧 濤

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，云南昆明 655000）

一起主變零序差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故分析

鄧 濤

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，云南昆明 655000）

分析了一起主變零序差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故，對(duì)主變零序差動(dòng)保護(hù)CT選擇提出了改進(jìn)措施。

主變；零序差動(dòng)保護(hù)；誤動(dòng)；原因；措施

1 事故簡述

事故前某水電站500 k V出線正常運(yùn)行，廠內(nèi)500 k V斷路器5311、5312、5313合環(huán)運(yùn)行。#4發(fā)電機(jī)出口斷路器041合閘，通過#4主變并網(wǎng)運(yùn)行。#3發(fā)電機(jī)出口斷路器031斷開，#3主變空載運(yùn)行。#1、#2主變及#1、#2發(fā)電機(jī)還在基建階段，尚未接入系統(tǒng)。主接線如圖1所示。

圖1 主接線示意圖

某天，線路主一、主二保護(hù)動(dòng)作，跳線路側(cè)斷路器5313、5312 C相。#3、#4主變A、B兩套零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口，跳主變高壓側(cè)斷路器5313、5311三相，跳主變低壓側(cè)#4發(fā)電機(jī)出口斷路器041三相。隨后，5312斷路器保護(hù)重合閘動(dòng)作，5312斷路器C相重合成功。

2 事故原因分析

事故發(fā)生后，電站檢修人員隨即對(duì)線路保護(hù)裝置、主變保護(hù)裝置、#3/#4主變本體進(jìn)行了檢查。

(1）電站出線保護(hù)按雙重化配置，配置了兩套完全獨(dú)立的線路保護(hù)。此次事故中，線路主一保護(hù)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作出口，跳線路側(cè)斷路器5313、5312 C相。線路主二保護(hù)光纖縱聯(lián)距離、光纖縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作出口，跳線路側(cè)斷路器5313、5312 C相。調(diào)出線路故障錄波波形圖和兩套線路保護(hù)動(dòng)作報(bào)文，故障期間線路C相都明顯出現(xiàn)了接地故障電流，因此兩套線路主保護(hù)判斷為線路C相瞬時(shí)性接地故障，出口跳閘線路側(cè)斷路器5313、5312 C相，5312斷路器保護(hù)RCS-921A重合閘動(dòng)作，5312斷路器C相重合成功。5313斷路器由于主變零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，三相跳閘，沒有重合。

(2）電站主變保護(hù)也按照雙重化配置，配置了兩套完全獨(dú)立的主變保護(hù)。調(diào)出#3、#4主變4套主變零差保護(hù)動(dòng)作報(bào)文，差流均達(dá)到12倍In以上，達(dá)到了零差保護(hù)動(dòng)作值，故零差保護(hù)動(dòng)作跳閘。因此對(duì)電站零差保護(hù)二次回路接線和主變本體進(jìn)行了檢查。主變零差保護(hù)接線如圖2所示。

圖2 主變零差保護(hù)接線

從圖2可以看出，主變零差保護(hù)高壓側(cè)零序電流取主變高壓側(cè)CT自產(chǎn)零序電流，中性點(diǎn)側(cè)零序電流采用外接中性點(diǎn)CT。檢查變壓器高壓側(cè)CT極性和中性點(diǎn)側(cè)CT極性，發(fā)現(xiàn)CT二次電流回路接線正確。通過計(jì)算，以#3主變?yōu)槔?3主變A套零差保護(hù)動(dòng)作報(bào)文顯示主變高壓側(cè)零序電流(主變自產(chǎn)零序電流）IH0=14.75In，主變中性點(diǎn)側(cè)零序電流IB0=4.29In，主變零序差流ID0=10.46In，ID0等于IH0與IB0的差值，說明了區(qū)外故障零序差流為兩側(cè)零序電流值差，驗(yàn)證了主變零差保護(hù)CT極性接線正確。

檢查500 k V電纜及#3、#4主變一次設(shè)備狀況，未發(fā)現(xiàn)異常；查看主變色譜在線監(jiān)測(cè)裝置，采樣正常。

(3）調(diào)出主變故障錄波波形圖，顯示中性點(diǎn)側(cè)零序電流波形發(fā)生了明顯畸變，因此對(duì)主變中性點(diǎn)側(cè)零序電流CT進(jìn)行了檢查。檢查發(fā)現(xiàn)#3、#4主變中性點(diǎn)CT準(zhǔn)確度等級(jí)為10P10、容量10 VA，與設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確度等級(jí)5P20、容量20 VA不符。

從線路主一、主二保護(hù)動(dòng)作報(bào)文上看，線路接地故障零序電流分別為2.4 A和2.26 A(線路CT變比為1 250/1），對(duì)應(yīng)一次側(cè)零序電流值約為3 000 A。該電站#3、#4主變型號(hào)一樣，零序阻抗基本相等，因此每臺(tái)變壓器高壓側(cè)流過的零序電流一次值均為1 500 A左右。同樣以#3主變?yōu)槔?3主變高壓側(cè)自產(chǎn)零序電流IH0=14.75In，對(duì)應(yīng)一次值為1 475 A。中性點(diǎn)側(cè)零序電流IB0=4.29In，對(duì)應(yīng)一次值為429 A，遠(yuǎn)小于上述分析1 500 A，因此初步判斷為中性點(diǎn)零序CT飽和。

對(duì)#3、#4主變進(jìn)行檢查和升壓試驗(yàn)，表明#3、#4主變無接地短路，說明此次主變零序保護(hù)動(dòng)作是由中性點(diǎn)CT飽和導(dǎo)致。從整個(gè)動(dòng)作過程可以判斷為輸電線路C相發(fā)生瞬時(shí)接地故障，兩套線路保護(hù)正確動(dòng)作，由于接地電流較大，主變中性點(diǎn)零序CT飽和，零序差流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差動(dòng)動(dòng)作值，導(dǎo)致主變零差保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)作跳閘。

3 暴露的問題

(1）使用了技術(shù)指標(biāo)不滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)備。由于該電站尚處于生產(chǎn)與基建交叉工作期，設(shè)備安裝單位、監(jiān)理單位、電站人員均未履行驗(yàn)收流程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)到貨設(shè)備認(rèn)真驗(yàn)收，使得明顯不滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求的設(shè)備未經(jīng)驗(yàn)收把關(guān)，沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。(2）設(shè)備安裝調(diào)試中，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)存在少檢漏項(xiàng)。未按繼電保護(hù)對(duì)電流互感器的勵(lì)磁特性有要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行勵(lì)磁特性曲線試驗(yàn)的規(guī)定，對(duì)變壓器中性點(diǎn)CT進(jìn)行試驗(yàn)。(3）生產(chǎn)交接驗(yàn)收中，未有效開展生產(chǎn)驗(yàn)收，未發(fā)現(xiàn)保護(hù)用CT未進(jìn)行CT特性測(cè)試，最終造成零差保護(hù)誤動(dòng)。

4 防范措施

(1）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作和設(shè)備驗(yàn)收工作管控，防止技術(shù)指標(biāo)不滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)備投入使用。立即對(duì)涉及保護(hù)用CT、PT進(jìn)行全面排查。(2）對(duì)主變中性點(diǎn)CT立即組織開展設(shè)備選型及更換工作，對(duì)更換后的CT特性做進(jìn)一步測(cè)試分析，測(cè)試結(jié)果應(yīng)滿足保護(hù)使用要求。(3）零差保護(hù)用中性點(diǎn)CT應(yīng)具備良好的暫態(tài)特性，將高壓側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)CT同時(shí)改進(jìn)為TPY型，以防止零差保護(hù)誤動(dòng)。(4）由于主變零差保護(hù)CT一側(cè)在變壓器高壓側(cè)，一側(cè)在變壓器中性點(diǎn)側(cè)，在區(qū)外單相接地時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流可能造成零差保護(hù)誤動(dòng)，有條件時(shí)應(yīng)將零差保護(hù)中性點(diǎn)側(cè)外接零序電流互感器改進(jìn)為三相電流互感器，以防止誤動(dòng)。

5 結(jié)語

220～500 k V變壓器，單相接地短路是主要故障形式之一，特別是分相變壓器，變壓器油箱內(nèi)部的相間短路不會(huì)發(fā)生，變壓器零序差動(dòng)保護(hù)在反映單相接地短路時(shí)有較高的靈敏度。但變壓器零差保護(hù)對(duì)使用的CT特性要求較高，特別是中性點(diǎn)外接CT應(yīng)具有良好的暫態(tài)特性，同時(shí)零差保護(hù)在安裝接線過程中的二次接線錯(cuò)誤也不易發(fā)現(xiàn)。因此，在設(shè)備交接驗(yàn)收中，除了驗(yàn)收保護(hù)裝置邏輯功能以外，還應(yīng)著重對(duì)CT特性和二次回路進(jìn)行檢查，才能保證主變零差保護(hù)正確動(dòng)作。

[1]高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)[M].第2版.中國電力出版社，2010

[2]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].第2版.中國電力出版社，2002

2014-10-10

鄧濤(1976—），男，重慶人，工程師，研究方向:水電廠繼電保護(hù)及其自動(dòng)化。