董 征

(中國(guó)南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司檢修試驗(yàn)中心，廣東 廣州 511400)

一起電廠500 kV電纜差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事件分析與處理

董 征

(中國(guó)南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司檢修試驗(yàn)中心，廣東 廣州 511400)

通過(guò)介紹500 kV電纜差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的實(shí)例，深入分析了電纜差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施。

電纜差動(dòng)保護(hù)；原因；措施

0 引言

當(dāng)電廠發(fā)變組離開關(guān)站較遠(yuǎn)，機(jī)組與斷路器之間的電纜(引出線)較長(zhǎng)時(shí)，為了防止因二次電纜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓等因素對(duì)保護(hù)裝置發(fā)生影響，通常在電纜(引出線)兩端分別配置一套電流差動(dòng)保護(hù)，通過(guò)光纜(電纜)組成縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，稱為電纜(引出線)差動(dòng)保護(hù)[1]。本文結(jié)合一起電廠500 kV電纜差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的實(shí)例，深入分析了電纜差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的原因，并給出了解決措施。

1 事件概況

1.1 故障及動(dòng)作情況簡(jiǎn)述

H電廠采用不完全單母分段的接線方式，如圖1所示。2008年9月25日15:07，H廠A套ALSTOM電纜差動(dòng)保護(hù)(87C-1)動(dòng)作(B套電纜差動(dòng)保護(hù)(87C-2)未動(dòng)作)跳開500 kV開關(guān)5002，選相A相。故障前該廠運(yùn)行方式為500 kV開關(guān)5002、5007處于合閘位置，由500 kV HB線帶廠用電負(fù)荷運(yùn)行。故障后5002開關(guān)跳開，18 kV廠用電切換成功。

圖1 故障前系統(tǒng)接線

1.2 故障錄波及保護(hù)裝置故障信息

由圖2的故障錄波可知，故障時(shí)UA波形有畸變，三相相電流正常，無(wú)明顯故障電流，但有明顯的零序電流。從保護(hù)裝置上讀取相關(guān)數(shù)據(jù)如下：f=49.97 Hz；IA-local=515.3 A，IA-remote=0 A(跳閘時(shí)的電流，local為廠房側(cè)，remote為開關(guān)站側(cè))；IB -local=513.3 A，IB -remote=0 A；IC-local=514.4 A，IC-remote=0 A；IdA=515 A，IA-bias=257 A(跳閘時(shí)的差流和制動(dòng)電流)；IdB=516.8 A，IB -bias=259 A；IdC=517.2 A，IC-bias=260 A。

圖2 5002開關(guān)保護(hù)錄波圖

2 故障檢查處理

根據(jù)當(dāng)時(shí)的故障信息，初步分析故障原因[2]可能為：(1) CT斷線；(2) 區(qū)外故障保護(hù)裝置誤動(dòng)；(3) 保護(hù)范圍內(nèi)CT閃絡(luò)；(4) 主設(shè)備一次回路故障。

2.1 CT回路檢查

首先檢測(cè)保護(hù)裝置的CT接線、絕緣電阻、直流電阻等。通過(guò)檢查，排除了CT回路故障的可能。

2.2 保護(hù)裝置檢查

在排除CT故障后，進(jìn)一步對(duì)保護(hù)裝置的采樣精度、定值設(shè)定、通信情況進(jìn)行了檢查[3]。檢查中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向開關(guān)站側(cè)保護(hù)裝置輸入三相對(duì)稱電流時(shí)，保護(hù)裝置顯示采樣電流正常，廠房側(cè)通過(guò)通信顯示開關(guān)站側(cè)電流也正常；當(dāng)向開關(guān)站側(cè)保護(hù)裝置注入幅值相等、相位相同的零序電流時(shí)，保護(hù)裝置的采樣電流顯示為0，廠房側(cè)通過(guò)通信顯示開關(guān)站側(cè)電流也為0。廠房側(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行相同試驗(yàn)時(shí)采樣均正常。因此，當(dāng)電纜中流過(guò)較大零序電流時(shí)，保護(hù)裝置會(huì)檢測(cè)到開關(guān)站側(cè)電流為0，廠房側(cè)存在電流，如差流超過(guò)保護(hù)整定值，將出口跳閘。

2.3 系統(tǒng)故障信息

25日15:07，500 kV BD甲線發(fā)生A相短路接地故障，與H廠跳閘時(shí)間相同，而通過(guò)5002開關(guān)的故障錄波圖分析，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作的原因也恰好是A相短路接地，因此懷疑此次故障原因?yàn)閰^(qū)外短路保護(hù)裝置誤動(dòng)。

3 ALSTOM電纜差動(dòng)保護(hù)(87C)保護(hù)原理

H廠電纜差動(dòng)保護(hù)(87C)由2組MICOM P541保護(hù)裝置組成，分別負(fù)責(zé)采集開關(guān)站側(cè)電流及廠房側(cè)電流，通過(guò)光纖通信，在裝置內(nèi)部實(shí)現(xiàn)差動(dòng)電流及制動(dòng)電流的計(jì)算(圖3)，按照比率制動(dòng)的原則判斷故障。正常運(yùn)行時(shí)投入，動(dòng)作后跳所在間隔的相鄰2個(gè)開關(guān)，同時(shí)停機(jī)滅磁。

圖3 引出線(電纜)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)配置示意圖

4 保護(hù)誤動(dòng)原因分析

4.1 故障電流產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)對(duì)稱分量法[4]，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)故障點(diǎn)的電壓可分解成正序、負(fù)序及零序電壓，接地點(diǎn)的故障電流需經(jīng)過(guò)系統(tǒng)中接地的設(shè)備形成回路(即零序電流需要在系統(tǒng)零序網(wǎng)絡(luò)中流通)，造成H廠電纜及主變中性點(diǎn)處流經(jīng)較大零序電流(從故障錄波波形分析故障時(shí)電纜中峰值電流達(dá)到900 A左右，有效值600 A以上)，而保護(hù)裝置本身存在問(wèn)題，在電纜流經(jīng)較大零序電流時(shí)發(fā)生誤動(dòng)，如圖4、圖5所示。

圖4 故障時(shí)系統(tǒng)示意圖

圖5 系統(tǒng)零序等效網(wǎng)絡(luò)及零序電流分布圖

注：XS代表系統(tǒng)零序阻抗；XL代表線路零序阻抗；XT代表變壓器零序阻抗。

4.2 保護(hù)裝置動(dòng)作分析

電纜差動(dòng)保護(hù)(87C)的工作特性如圖6所示。

圖6 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖

H廠電纜差動(dòng)保護(hù)定值：Is1=0.2 A，Is2=2 A，k1=0.3，k2=1.5，CT變比2 000/1。此次故障發(fā)生時(shí)：Ibias≈260 A(IA-bias=257 A，IB -bias=259 A，IC-bias=260 A)，折算至二次側(cè)：Ibias=260/2 000=0.13 A。依據(jù)保護(hù)特性曲線，其對(duì)應(yīng)的差動(dòng)電流Idiff=Is1+k1×Ibias=0.2+0.3×0.13=0.239 A，折算至一次側(cè)：Idiff=0.239×2 000=478 A。而本次故障時(shí)的差動(dòng)電流Id≈516 A(IdA=515 A，IdB=516.8 A，IdC=517.2 A)，明顯大于制動(dòng)值Idiff，故保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘。

4.3 保護(hù)裝置故障分析

經(jīng)保護(hù)裝置供貨商ALSTOM確認(rèn)，P54*系列保護(hù)裝置通常用于線路差動(dòng)保護(hù)，但也可根據(jù)需要用于變壓器差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)用于變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，除需要對(duì)主變兩側(cè)電流的相位角進(jìn)行補(bǔ)償外，還需要在程序中設(shè)置零序?yàn)V波功能，以避免在系統(tǒng)發(fā)生短路，變壓器一側(cè)流過(guò)零序電流時(shí)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

H廠500 kV電纜A套保護(hù)開關(guān)站側(cè)P541裝置在出廠程序裝載時(shí)，錯(cuò)誤地裝載了應(yīng)用于變壓器差動(dòng)保護(hù)的邏輯程序，集成了零序?yàn)V波程序模塊，在電纜中無(wú)零序電流流過(guò)時(shí)，保護(hù)裝置能夠正確動(dòng)作，但當(dāng)電纜中流過(guò)零序電流時(shí)，開關(guān)站側(cè)P541裝置將濾除零序電流，顯示正序電流，而廠房側(cè)P541裝置無(wú)零序?yàn)V波功能，將顯示總的電流(含正序、負(fù)序、零序)，造成兩側(cè)出現(xiàn)差流，當(dāng)差流達(dá)到差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值時(shí)，差動(dòng)保護(hù)將動(dòng)作。

5 改進(jìn)措施

確認(rèn)裝置故障原因后，廠家人員對(duì)開關(guān)站側(cè)P541裝置程序進(jìn)行了更新，取消零序?yàn)V波功能，保護(hù)裝置功能恢復(fù)正常。

[1]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002

[2]趙永彬，景展.區(qū)外故障變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析與防治[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2004，24(3)

[3]石結(jié)銀，李玉海.提高主設(shè)備保護(hù)可靠性的研究[J].西北電力技術(shù)，2006，34(1)

[4]夏道止.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004

2014-07-14

董征(1980—)，女，河北邢臺(tái)人，工學(xué)碩士，工程師，從事電廠計(jì)劃經(jīng)營(yíng)工作。