电流回路两点接地引起变压器差动保护误动分析

1、第 23卷 2010年第 1期0引 言豫北某电厂 2号机组额定容量 600MW , 出线 形式为 500kV 一个半断路器 。 2009年 1月 5日 , 负荷 350MW , 机组运行稳定 , 主变出线开关 5021边开关运行 , 5022中开关检修状态 , 有工作人员在 开关场对中 开关端子箱 及汇控柜进 行清扫工 作 。 14:00, 2号主变 B 相差动保护动作发变组跳闸 , 汽 机跳闸 , 锅炉 MFT 。1初步分析检查机组事故停机后 , 对电气一次设备进行检查没 有发现问题 , 对二次回路进行直流电阻和绝缘测量 均正常 , 未发现 CT 开路现象 , 而当时在现场的工 作人员否认误

2、碰任何设备 。 调取故障时参数记录 , 仅在主变第二套保护中开关侧 B 相 CT 二次出现 约 70ms 的电流 , 由此引发 B 相差流超过定值 , 保 护动作 。 此开关处于停电状态 , 电流回路编号为 B4021。(1根据录波图 , 主变高用侧套管 CT 、 第一套 变压器保护的 CT 在事故前后均只有负荷电流 , 无 异常 , 因此可以证明一次系统无故障 。(2该差动保护装置电流输入回路是中开关和 边开关分别进入装置不同的采集通道 , 转换为数字 量后再进行 “ 和电流 ”。 从误动保护的录波图可以看 到中开关侧 A 、 C 相自始至终没有二次电流 , 其 B 相在差动保护启动前 16

3、ms 出现了一个 0.2A 的二 次电流 (折算到一次侧约为 600A , 但实际一次侧无 此电流 , 电流为比较光滑和对称的正弦波且与边 开关侧的 C 相负荷电流基本同相位 。 正是因为此 电流的出现 , 造成主变第二套差动保护中出现差 流 , 其中 B 相差流达到 0.48I e 大于动作门槛 0.4I e , 故差动保护出口动作 。 保护动作时电流波形见图 1。 图中 iC-M1为边开关 C 相电流 、 iB-M2为中开 关 B 电流 , 二者基本同相位 。(3当边开关跳开后 , 由于断路器三相不一致 , 边开关侧零序电流出现了一个突变 , 在中开关侧 B 相电流也出现了相似的反相突变

4、, 由此可见中开关电流回路两点接地引起变压器差动保护误动分析 赵 勇 , 石 光 , 刘 巍(河南电力试验研究院 , 河南 郑州 450052摘要 :介绍了一起由于人员误碰造成变压器差动保护电流回路两点接地从而引起差动保护误动的事故 , 分析了地电 位差的影响 、 电流回路两点接地产生误动作的原因 , 最后提出了相应的整改措施 。关键词 :变压器差动保护误动 ; 地电位差 ; 电流回路两点接地中图分类号 :TM77文献标识码 :A 文章编号 :1006-6519(201001-0043-02Analysis of Transformer Differential Protection Malf

5、unctioning from Current Circuit Two Points GroundingZHAO Yong , SHI Guang , LIU Wei(Henan Electric Power Testing and Research Institute, Zhengzhou 450052, China Abstract:Introduced a transformer differential protection malfunctioning accident from its current circuit two points grounding, which caus

6、ed by person mistaken touch. Analyzed the impact of ground potential difference and the reason causing malfunctioin from current circuit two points grourding. Finally. proposed corresponding rectificatioin measures.Key Words:malfunction of transformer differential protection ; ground potential diffe

7、rence ; current circuit two points grounding收稿日期 :2009-07-10作者简介 :赵 勇 (1967- , 男 , 硕士 , 高级工程师 , 主要从事变电站自动化系统研究 .华 中 电 力43 -侧 B 相产生的电流是与地电位差和零序电流分布 有关系的 。 当边开关跳开后零序电流及地电位发生 了改变 , 中开关侧 B 相电流减小很多但并未完全消 失 , 直到 600ms 后才消失 。(4由于造成差动动作的 B 相 电流几乎没 有非周期分量且辐值较大 , 可以排除由于回路电磁干 扰的可能性 。(5通过以上对中开关 B 相电流波形的分析 ,高度怀疑

8、是中开关侧二次电流回路 B4021在开关 站侧发生短时接地 , 造成电流回路两点接地 , 由于 两个接地点之间的地电位差较大产生了电流 , 该电 流造成了差动保护误动 。 另外据了解事故发生时正 好有工作人员在中开关清扫 , 所以清扫时误碰造成B 相电流回路两点接地的可能性极大 。 省内外电网也曾发生过类似故障 , 因此有必要对此分析进行现 场模拟试验 。图 1各分支电流波形2现场测量和试验模拟2.1回路电阻测量使用微欧计对 4021电流回路的直流电阻进行了 测 量 :R AB =4.282, R BC =4.267, R CA =4.270, R BN =4.262, 由此估算此电缆的单相回

9、路电阻 R 2.1。2.2地电位差测量开关场和集控室的地电位差测量是事故验证 的关键 , 2号机组停机时测量 5022中开关端子箱与 集控保护屏两点间的地电位差为 0.084V ; 并网后带 负荷 370MW , 边开关运行 , 中开关停运 , 此时再测 量两点的地电位差为 0.454V , 可见运行方式的改 变对该厂开关场和集控室的地电位差有很大影响 。2.3模拟中开关 B 相电流回路两点接地的试验2009年 1月 7日 2号机带负荷 370MW , 边开 关运行 , 中开关停运 , 与事故当天运行方式相同 。 退 出第二套主变差动保护出口压板 , 试验示意图如图2所示 。首先在正常情况下

10、(电流回路 N 在保护屏一点 接地 对流进保护的中开关的二次电流进行测量 ,A 、 B 、 C 三相电流均为零 。 然后按照试验示意图在开关站将中开关端子箱中 B4021接地 (造成两点接 地 , 再对二次电流进行测量 。图 2模拟电流回路两点接地示意图两点接地后 A4021、 C4021电 流 仍 然 为 零 , 而B4021电流波形如图 3所示 , 出现了一个 0.21A 的二次电流 , 且电流为比较规则和对称的正弦波 , 第 二套差动保护动作 。 从差动保护装置观察 , B 相差 流达到 0.5I e 。 同时对运行中的边开关侧 C 相电流 进行了测量比对 , 可以看出边开关侧 C 相电

11、流与中 开关侧 B 相电流基本同相位 。 这与事故发生时的 二次电流波形和相位关系非常相似 , 如图 3所示 。图 3中开关侧电流二次回路 B 相接地后相电流 与边开关侧 C 相实际负荷电流对比2.4试验结论以上试验正好验证地电位差 、 回路电阻与产生电流的关系 , 证明 CT 回路发生两点接地在地电位 足够大的情况下可以造成变压器差动保护误动 。 因 此可以确定事故发生时中开关侧出现的电流是由 于电流回路存在两点接地 , 在两个接地点之间原本 存在地电位差 U , 两点接地产生了电流 , 该电流造 成了差动保护误动 , 其电流分布见图 2。 3 结论和建议(12号主变第二套差动保护误动作的原

12、因 ,(下转第 48页 -(上接第 44页 是由于集控室和开关场的地电位存在电位差 , 人为 因素误碰造成 B4021回路在开关场侧短时接地造 成电流回路两点接地 , 在两个接地点之间的回路中 产生电流 , 造成差动保护动作 。 现场模拟试验的波 形与事故录波图非常吻合 , 600ms 之后人为误碰消 失因而 B 相电流也消失 。(2集控室和开关场的接地铜排之间的连接效 果直接影响到两点地电位差的大小 。 根据反措要 求 :“ 开关站至继电保护室敷设 100mm 2铜导线 ”。 经检查集控室到开关场确实没有敷设等电位铜排 (铜 导线 , 这就造成两地地电位差较大 , 应尽快敷设 。 (3为了防

13、止类似事故的发生 , 对一个半开关 的接线方式 , 当主变高压侧某一开关停运检修而另 一开关运行时 , 需要将停运开关的电流回路做好安 全隔离措施 , 同时工作中要严格防止电流回路发生 两点接地 。(4人为因素造成的二次事故常常很难调查 , 因为责任人总是想隐瞒真相 , 这就更需要调查人员 细心查找原因 , 以技术手段查明原因让人信服 。 参考文献 :1李 军 . 两 点接 地 引 起的 差 动 保 护 误 动 J. 广 西 电 业 , 2007, 10:118-121.2刘国 起 . 发 电 机 差 动 保 护 回 路 两 点 接 地 引 起 差 动 保护误动作的原因分析 J. 电工技术 ,

14、 2000, 5:53.3朱征峰 , 胡铁军 , 王坚敏 . 新乐变镇乐 2306线保护 误动的分析 J. 电网技术 , 2000, 24(11:70-71.4邱 涛 , 王攀峰 , 张克元 , 等 . 一起二次回路两点接 地引起母线保护误动的事故分析 J. 电力系统保护与控制 , 2008, 36(24:110-112.有 3串各 10并只小电容被击穿开路 , 其余桥臂电 容器电容量不变 。 可见 I 2/I 1的值达到 0.00617, 根 据保护逻辑延时 750ms 系统切换 , 超过 2h 会引起 保护跳闸 。3.3.3故障类型 3假设一个桥臂中的一只电容器 (3串 20并 被 完全击

15、穿开路 , 其余桥臂电容器电容量不变 。 可见 I 2/I 1的值已超过定值 0.0125, 系统进行切换 , 延时 1s 保护跳闸 。3.4影响电容器不平衡保护动作的主要因素 龙泉换流站直流滤波器电容器不平衡保护采 用的判据是不平衡电流与穿越电流的比值 , 这一比 值只与电容器的数量有直接关系 , 间接反映了电容 器的运行状况 。 可见当电容器不平衡保护发生报警 时 , 直流滤波器电容器可能发生瞬间或永久故障 。 电容器瞬间故障有如下情况 :(1电容器悬式绝缘子将其瞬间短路 。 悬式绝 缘子内部可能有隐性缺陷 (零值绝缘子 , 当绝缘子 在某种情况下内部短接时 , 电容器被瞬时短路 , 绝

16、缘子恢复绝缘后 , 电容器恢复正常 。(2鸟类的影响 。 龙泉站直流滤波器组上半桥 臂有均压环 , 当鸟飞过的时候 , 电容器接头与均压 环可能会形成通路 , 导致电容器被瞬时短接 。 电容器发生的永久故障即指前文已讨论的击 穿短路或开路故障 。 其中 , 在某些故障情况下 , 电容 器不平衡保护是不会发生报警的 。 因此 , 在直流滤 波器退出运行后 , 应重点针对电容器的瞬时故障和 永久故障开展检修工作 。4结 论通过对龙泉换流站直流滤波器电容器不平衡 保护原理的分析与探讨 , 可见当电容器不平衡保护 发生报警时 , 直流滤波器电容器可能发生瞬间或永 久故障 。 另外 , 在目前的电容器不平衡保护逻辑中