牽引變電所保護(hù)裝置誤動(dòng)現(xiàn)象探析

馬兆彭

(中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司調(diào)度所，上海 200071)

0 引言

在牽引變電所中，其主變主保護(hù)最為重要的一環(huán)，即差動(dòng)保護(hù)，這主要是由于系統(tǒng)供電的可靠性以及主變運(yùn)行穩(wěn)定性等將由差動(dòng)保護(hù)可靠性所決定。當(dāng)前保護(hù)裝置的誤動(dòng)現(xiàn)象依然常見(jiàn)，因此有關(guān)部門應(yīng)該結(jié)合實(shí)例對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)深層次的分析、探討，確保針對(duì)不同問(wèn)題能夠制定好相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 主變高低壓側(cè)的相位未對(duì)應(yīng)

牽引變電所的主接線會(huì)因?yàn)橹T多干擾因素而出現(xiàn)主變高低壓側(cè)的相位未對(duì)應(yīng)故障。也就是主變高壓側(cè)A相與低壓側(cè)的β相對(duì)應(yīng)，而高壓側(cè)B相與低壓側(cè)α相對(duì)應(yīng)。如果沒(méi)有在差動(dòng)保護(hù)的二次接線時(shí)考慮以上問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象[1]。

1.1 故障現(xiàn)象

某變電所的1#主變壓器出現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)裝置跳閘的現(xiàn)象。該跳閘信息顯示：IA為0.01 A、IB為0.77 A、IC為0.77A、Iα為1.48 A、Iβ為0 A，而啟動(dòng)與出口的電流均是0.77 A，且α與β相的差動(dòng)保護(hù)整定值都是0.76 A，同時(shí)其平衡系數(shù)的定值是0.52。

1.2 故障原因

在分析報(bào)文數(shù)據(jù)時(shí)可知，1#主變壓器由于A和B相的差動(dòng)電流都超出了定值，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)裝置發(fā)生跳閘。在主變的高壓側(cè)，其B相擁有0.77A的電流值，根據(jù)平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其低壓側(cè)的β相應(yīng)該有1.48 A的二次電流值，然而實(shí)際該值卻是0 A。此外，Iα為1.48 A，根據(jù)平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，IA應(yīng)該有0.77 A的二次電流值，然而實(shí)際該值卻是0.01 A；除此之外，因?yàn)閮蓚?cè)都不具備較大電流值，屬于正常負(fù)荷的電流值。

可以初步斷定故障原因?yàn)椋孩僦髯兊蛪簜?cè)β相以及主變的高壓側(cè)A相電流互感器二次線發(fā)生了斷線問(wèn)題。②主變高低壓側(cè)的相位未對(duì)應(yīng)。

1.3 有效的防范方法

通常檢驗(yàn)人員會(huì)有一定的慣性邏輯，以為主變的高低壓側(cè)相位一定相互對(duì)應(yīng)，所以會(huì)在分析問(wèn)題時(shí)忽略此點(diǎn)，進(jìn)而引發(fā)差動(dòng)保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)故障。所以，檢驗(yàn)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)其予以高度關(guān)注，開(kāi)展差動(dòng)保護(hù)的交接檢驗(yàn)之前仔細(xì)核對(duì)各個(gè)相位。

2 主變高壓側(cè)斷路器的三相分閘不同期

此類問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)發(fā)生一定位移，從而于最先跳閘相的位置引發(fā)較高的電壓；此外，此處電壓在瞬間出現(xiàn)升高的時(shí)候，將會(huì)出現(xiàn)較大勵(lì)磁涌流，其主要是位于主變一次側(cè)，多數(shù)是3次和5次諧波，且因?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)過(guò)程中僅僅為2次諧波的閉鎖，所以會(huì)引發(fā)誤動(dòng)故障。

2.1 故障現(xiàn)象

某變電所的2#主變壓器出現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)裝置跳閘的現(xiàn)象。該跳閘信息顯示：IA為0.98 A、IB為0.01 A、IC為0.98 A、Iα為0.02 A、Iβ為0.02 A，而啟動(dòng)與出口的電流均是0.99 A，且α與β相的差動(dòng)保護(hù)整定值都是0.76 A，同時(shí)其平衡系數(shù)的定值是0.52[2]。

2.2 故障原因

在分析故障現(xiàn)象時(shí)可知，主變的差動(dòng)保護(hù)是于進(jìn)線斷路器失壓出現(xiàn)跳閘的一瞬間發(fā)生的；同時(shí)主變壓器高壓側(cè)的A和C擁有較小的電流值，所以能夠?qū)⒁淮卧O(shè)備的短路問(wèn)題排除掉。在分析進(jìn)線失壓跳閘的報(bào)文數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，此處開(kāi)關(guān)發(fā)生跳閘時(shí)，A、B和C三相存在十分明顯的不同期問(wèn)題，其相差高達(dá)850 ms。

在檢查失壓跳閘的回路時(shí)可知，進(jìn)線失壓跳閘對(duì)應(yīng)回路當(dāng)中的時(shí)間繼電器屬于手調(diào)式，因?yàn)槠涫侨龢O組成，總計(jì)包含時(shí)間繼電器為2個(gè)，這2個(gè)繼電器將對(duì)失壓跳閘的回路加以控制，由于時(shí)間定值有著較低的精度，在發(fā)生失壓跳閘的時(shí)候會(huì)使進(jìn)線的三相發(fā)生明顯的不同期問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)發(fā)生動(dòng)作。

2.3 有效的防范方法

經(jīng)由以上分析，筆者建議差動(dòng)保護(hù)裝置的生產(chǎn)商應(yīng)該改線進(jìn)線斷路器的失壓跳閘對(duì)應(yīng)二次回路，從而確保三相跳閘的回路能夠經(jīng)由相同時(shí)間繼電器相同節(jié)點(diǎn)發(fā)生失壓跳閘，以便使分閘具備良好同期性。

3 電流互感器二次線圈的準(zhǔn)確級(jí)不平衡

因?yàn)橥ǔ２顒?dòng)保護(hù)裝置電流互感器為P類或者TP類，前者需要在穩(wěn)態(tài)時(shí)不會(huì)飽和，而后者需要在暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)狀況中均不會(huì)飽和，二者都可以將故障發(fā)生時(shí)一次電流值準(zhǔn)確地反映出來(lái)。然而如果對(duì)其余類型電流互感器加以使用，便極易引發(fā)差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)故障。

3.1 故障現(xiàn)象

某變電所2#主變壓器出現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)裝置跳閘的現(xiàn)象。該跳閘信息顯示：IA為0.01 A、IB為11.56 A、IC為11.59 A、Iα為0.01 A、Iβ為10.73 A，而啟動(dòng)與出口的電流均是7.77 A，其中，且α與β相的差動(dòng)保護(hù)整定對(duì)應(yīng)值分別是0.91 A以及1.14 A，同時(shí)其平衡系數(shù)的定值是1。

3.2 故障原因

經(jīng)由分析報(bào)文數(shù)據(jù)可知，此主變由于B相的差流遠(yuǎn)超定值，從而導(dǎo)致差動(dòng)發(fā)生跳閘的動(dòng)作。同時(shí)在跳閘的時(shí)候，主變壓器高低壓側(cè)的B相都具備較大的電流，證明此時(shí)發(fā)生了差動(dòng)保護(hù)以外其余短路問(wèn)題。隨后在統(tǒng)計(jì)檢查饋線保護(hù)裝置的相應(yīng)負(fù)荷時(shí)明確了，在跳閘時(shí)擁有4 855 A的最大電流，以及3 459 V的最小電壓；這便說(shuō)明此大電流屬于饋線近端發(fā)生瞬間短路所引發(fā)的問(wèn)題。

對(duì)主變壓器低壓側(cè)2個(gè)電流互感器的二次線圈準(zhǔn)確級(jí)進(jìn)行檢查的時(shí)候可知，差動(dòng)保護(hù)裝置二次線圈擁有0.5的準(zhǔn)確級(jí)，這和相應(yīng)圖紙規(guī)定是不相符的。饋線的距離保護(hù)以及電流速斷的主保護(hù)時(shí)限都是0.1 s，差動(dòng)保護(hù)的時(shí)限是0 s，當(dāng)二者同時(shí)為保護(hù)動(dòng)作值，因?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)有更短的時(shí)限，所以引發(fā)了跳閘。

3.3 有效的防范方法

對(duì)于此類問(wèn)題，通常都是在相應(yīng)設(shè)備工作多年以后才逐漸被檢測(cè)人員發(fā)現(xiàn)。引發(fā)此類問(wèn)題的主要引發(fā)原因便是設(shè)計(jì)圖紙和中標(biāo)設(shè)備相應(yīng)的要求不相符。因此，檢驗(yàn)人員在交接檢驗(yàn)過(guò)程中，除了要對(duì)二次接線是否正確進(jìn)行檢查和確認(rèn)，也應(yīng)對(duì)設(shè)備的各類特征進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，以便保證其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，防止再次出現(xiàn)類似的狀況。

4 接反了兩側(cè)電流互感器的極性

此類故障屬于差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)的關(guān)鍵原因之一，對(duì)其產(chǎn)生決定性作用的因素為：①變壓器接線的方式。②計(jì)算差動(dòng)保護(hù)裝置差動(dòng)電流的主要方式。

4.1 故障現(xiàn)象

某變電的所1#主變壓器出現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)裝置跳閘的現(xiàn)象。該跳閘信息顯示：IA為0 A、IB為0.09 A、IC為0.08 A、Iα為0A、Iβ為0.21 A，而啟動(dòng)與出口的電流均是0.17 A，且α與β相的差動(dòng)保護(hù)整定對(duì)應(yīng)值都是0.17 A，同時(shí)其平衡系數(shù)的定值是2.4。

4.2 故障原因

計(jì)算保護(hù)裝置的差動(dòng)電流時(shí)，其主要計(jì)算的方法是：選取平衡車之后兩側(cè)的二次電流相應(yīng)向量差。對(duì)圖紙進(jìn)行查閱得知，兩側(cè)的電流互感器應(yīng)該采用的接線模式為減極性接線，而連接主變的接線模式為VV0；經(jīng)由檢查發(fā)現(xiàn)，裝置電流互感器的二次接線符合竣工圖紙相應(yīng)要求。然而在實(shí)際檢查中發(fā)現(xiàn)，主變實(shí)際的接線方式并非VV0，而是VV6。所以，通過(guò)增加α、β相的電流互感器，將其接入到保護(hù)裝置，設(shè)備恢復(fù)了正常的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3 有效的防范方法

對(duì)于此類問(wèn)題的有效防范方法包括：①應(yīng)用如六角圖法便于操作、有高準(zhǔn)確性的方法進(jìn)行試驗(yàn)。②提升檢修人員業(yè)務(wù)水平，可以對(duì)引發(fā)誤動(dòng)故障的相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)全面的分析檢驗(yàn)，防止由于認(rèn)為誤操作引發(fā)誤動(dòng)故障。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)高鐵專線建設(shè)速度的加快，要求有關(guān)人員必須設(shè)計(jì)出與我國(guó)實(shí)際情況相符合的牽引變電所保護(hù)方案，確保誤動(dòng)現(xiàn)象的減少甚至消失。經(jīng)過(guò)落實(shí)以上各種防范方法，案例涉及位置沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)誤動(dòng)故障，不僅使主變工作更加穩(wěn)定，也使系統(tǒng)整體安全性大幅提升。