过流保护误动作（精选8篇）
过流保护误动作 篇1
1.故障现象及分析
电厂锅炉引风机启动时出现厂用分支过流保护跳闸, 造成交流电源失电, 影响厂用电系统和机组运行安全。
(1) 电流保护定值。重新校核电流保护定值, 电流定值过小, 导致设备启动时, 过流保护动作。电机启动时电流过大原因: (1) 选用的电机启动电流过大; (2) 电机运行过程中机械传动部分出现卡阻等情况; (3) 电机启动时发生短路故障; (4) 设置不正确, 造成设备启动时保护拒动或误动。
(2) 电缆故障。电缆绝缘性能不良、电缆接地或电缆相间短路, 速断保护或零序过流保护为动作, 导致过流保护动作。
(3) 开关误动。开关质量较差, 启动时开关机构失灵, 引起机构脱扣或脱扣继电器从其他回路得电, 产生励磁, 引起连杆动作, 致使开关误动。人员误碰或误动。
(4) 继电器故障。电机启动时或因机械振动, 引起继电器接触点抖动, 造成继电保护误动作。下一级保护拒动, 导致上一级保护动作跳闸。
2.故障处理
(1) 实际工作中, 因计算或调整保护定值不正确, 应进行保护定值校验。引风机电机额定电流356 A, 除最大电机以外的总负荷电流200 A。引风机电流速断保护一次动作电流Idz'=kkIqd, 其中kk为可靠系数, 取1.3, Iqd通常取6倍电机额定电流, 故Idz'=1.3×6×356=2776.8 A。厂用分支过流Idz=kk (Idz'+Ifh) , kk取1.2, Ifh (除最大电机以外的总负荷电流) 为200 A, 故Idz=1.2× (2776.8+200) =1.2×2976.8=3572.16 A。通过计算复核其一次动作过电流值为3572.16 A, 约3600 A。
查验现场备用电源开关定值。DL-31型过电流继电器定值在9 A, 根据该开关电流互感器变比2000/5, 故该备用分支过流I=9×2000/5=3600 A。对该继电器通入定值电流, 动作情况见表1, 通入3次电流, 继电器可靠动作, 排除其误动。
(2) 电缆检测。对电缆进行外观检查, 无明显短路及电灼伤痕迹。对电缆进行绝缘电阻测量, A相、B相和C相对地分别为100 MΩ, 100MΩ和96 MΩ, 判断电缆良好可靠。
(3) 开关动作可靠性检查。将该厂备用分支开关电源侧及负荷侧隔离刀分断, 做好安全措施, 分别在A421、N421, B421、N421和C421、N421通入3次9 A, 开关1.5 s可靠跳闸。排除开关误动。
(4) 继电器通过电流时无抖动, 并可靠返回。排除继电器保护动作。据输煤集控人员反映, 在锅炉集控开启引风机时, 破碎机同时启动, 超出电流定值, 该分支过电流继电器动作。
3.解决措施
(1) 值长作为生产现场调度总指挥, 对于各负荷的启动必须征得值长统一方可启动。
(2) 下达《关于负荷启动统一调度的通知》, 要求负荷启动由各专业班长汇报电气值班员, 并报告值长统一调度。
(3) 主控室电气值班人员要提高监盘技术水平, 加强责任心, 严格监视备用分支电流情况。
4.建议
(1) 实际工作中对过流动作的保护进行全面分析, 对保护定值校验及保护回路设备检验, 以查明根本原因。选择质量较好的继电器、开关和电缆厂家, 减少不良情况发生, 保证使用周期。
(2) 对继电器建立定期校验制度, 及时发现继电器、开关等存在的问题, 予以处理。对继电保护灵敏性、可靠性、速断性和选择性进行评价, 跟踪继电保护设备的状况。
(3) 定期复核保护定值, 避免发生保护数值的机械游离, 保证其准确性, 满足继电保护要求。核算保护定值正确, 应排除负荷同时启动的偶发性因素。
摘要：电厂厂用分支开关保护动作原因, 全面检查保护定值、回路和设备, 进行试验, 给出解决措施, 消除隐患, 确保厂用电系统安全稳定运行。
关键词：电厂,锅炉引风机,继电保护,过流保护
过流保护误动作 篇2
摘要：文章讲述的事故是某公司35kV中央变电所10kV电路故障中的主变差动防护措施，在测试地点的防护设施对事故的捕捉、保障设备对事故的记录、确保装置特性试验的开展以及电流的相互感应装置等进行了全面的、深入的探究，寻求发生此保护动作的原因所在，并尽可能地找到合理解决此事故的方案和办法。
关键词：变压器；差动防护；线路短路；相互感应装置
中图分类号：TM343 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0105-02
2012年在某公司35kV中央变电所10kVⅠ段线路发生了一起短路事件，该短路事件发生的原因在于10kV线路Ⅰ段上水线三相金属导致的短路。在发生短路现象时，线路会在最短时间内中断电流，这样可以有效地保护好动作跳闸。在该过程中，误动作的出口主要受1#主变差动的保护，而随之会影响到1#的主变高和低压侧的开关，在这一系列的影响之下，最终导致了全站的电路被中断。
1 事故发生的过程
事故发生时，其电站的线路连接如下图1所示：
10kVⅠ段上水线线路三相金属在近端处发生短路，事故发生的瞬间，10kVⅠ段671开关线路为了有效地保护动作跳闸，事故一旦发生，保护装置中的瞬时电流就会随之中断。与此同时，1#主变差动的保护性装置差动保护也会出现动作跳闸。此时，跳开1#主变差动的防护装备差动保护同样存在动作跳闸的情况。这时，避免1#主变高、低压端开关的差动防护误动作跳闸性的事故。
2 现场检查的结果
2.1 671开关线路保护动作情况统计
瞬时电流速断保护动作时的具体数值：
C：63.729A 00086ms A：65.421A 00086ms
Ic：55.359A
2.2 1#主变差动保护动作情况统计
CT变化比例的具体数值：Idb：18.689A
示波值：T00017 R00084（该值大小从事件一开始被
记录）
2.3 通常情况下的时差保护差流及配备
2.3.1 差流值。
将上述的所有数值相互比较，容易发现Ⅰ段671开关是的瞬时电流速断防护动作执行的时间要比1#主变差动防护动作执行的时间要提前很多，大概时间差在12ms前后。并且，Ⅰ段671开关保护是正确性的动作。
3 故障发生的起因
3.1 对1#主变本体的系统排查
在对1#主变本体进行系统排查时，不但囊括了主变压器的主体、套管和母线，还囊括了有主变高压的侧开关和低压侧开关等故障地点的所有设备的全面排查。最后，还要将检查的结果与原测试的结果展开详细的分析和对比，之后的结果需要符合有关的详细规范。
3.2 针对主变压器差动防护整定值的的探析
3.2.1 差动平衡系数的计算。在计算差动平衡系数时，必须预先给一组变量赋值：假定差动最小动作电流为所附的值，具体来说是1.149A；差动比率系数也为固定的数，数值为0.49；二次谐波制动的系数值为0.149，而差动速断电流的数值为19.11A，它也为定值。
在计算差动平衡系数时，差动保护平衡的系数可以根据自己的喜好任意地选择一侧作为计算的基数，在以主变高压一侧为二次电流的基准之上展开计算，由此可知，高压侧平衡的系数为1。具体的计算公式如下所示：
平衡系数=（高压侧电流互感器变化/中压侧电流互感器变化）/（变压器变比-）
依据上式能够得出平衡系数值，它的值为0.82477，所以，实际取得的平衡系数的数值即为0.82477。
3.2.2 差动最小动作电流数值。由文章数值可以得知，变压器为8MVA，35/10kV。很容易看出，变压器在低压端运算出的一次额定的电流值为461.88A，而在低压端的二次电流的数值却仅有4.60A。再将上述的计算结果和低压侧的平衡系数相乘，其结果为3.82A。我们可以推测出，差动最小动作的电流的变压器额定的电流数值在30%～55%这个范围内波动。而差动保护实际所取的额定电流的数值为最小值30%，它所对应的动作电流值为1.142A，在现实的整定中，动作电流值是1.15A。
3.2.3 比率制动、谐波制动系数大小以及最小制动电流的整定。经过运算得知，比率制动的系数整定值为0.54；而谐波制动的系数去取整数定值为0.15，在这个范围内的数值均是与运算规范文件中的要求相符。
3.2.4 差流速断运算。假设差流速断免去了变压器所具有的励磁涌流，在这种情况下导致的最可怕的外部故障是会引发不平衡电流以及电流互感器饱和程度太高等偶然性的状况，而这时实际的防护速断动作电流的整定值大概是19.12A。
依据上面的运算过程来看，主变压器差动防护所取的整定值的计算过程是科学合理的而最后计算的数值也是合理的。在这个数值范围内，不会导致保护动作的发生。
3.3 保护装置的特性试验
在对安全设施的最小动作电流、比率制动系数、二次谐波制动系数值等进行全面的数值计算及试验时，一般情况下会选取保护装置试验仪展开系统的测试和调试，只需运算的结果与运算的详细要求相符，并且没有出现电流回路的松动或是断线等紧急的情况，就能有效地维护线路的正常运转，而不会引起保护装置发生保护动作。
3.4 主变压器差动回路的二次线路的整合
2011年的年末，35kV中央变电所隐患治理中进行了全方位的、综合性的变革，所有二次接线及电流互感器都进行了试验或更换。在这次事故过程中，值得注意的是在清理规程中首先着重开展的是电流二次回路接线，由此可见，电流二次回路接线在整个电路中的重要作用。
在主变压器的本体中，采用的是Y/-11的接线方式。所以，在电流的两侧，同相相位是不协调的，也就是二者之间是不一致的。而通常情况下，三相对称时，主变压器的低压侧的二次电流会高于高压侧的二次电流，其电流的大小是30°，在需要先进安全防护设备时，低压侧的电流互感器所采取的是呈星状的连线方式，对于两侧相等的二次电流，由于双方之间有相位差，所以安全设备针对其差值采取了平衡性的处置，必须通过检查之后方能符合技术的详细要求和制定的规范性文件。
在核对电流互感器是时，觉察出在高压侧的方法已经被大众广泛地实施到了很多的视频监控体系中。而经过多年的工作实践总结得知，在这套方案的规划基础之上可以开展的步进式电机控制系统所付出的成本较少，而检测的结果的精度也较高，自动适应的能力比其他系统的能力强得多，可靠性也位居前列。
4 结语
针对此次事故发生的原因展开深入的分析，继电保护调试人员不仅要充分地掌握设备的具体操作流程和性能的把握，还要掌握其具体操作的规律，一旦发现主变差动保护进入投入状态之后，必须深入检查其差流值，正常的数值范围确保在3%二次定额数值以下。
在调试现场的保护装置对事故的记录、确保装置特性试验的开展以及电流的相互感应装置等进行了全面的、深入的探究，寻求发生此保护动作的原因所在，并尽可能地找到合理解决此事故的方案和措施，从而有效地维护电网的安全运行。
参考文献
[1] 袁季修.保护用电流互感器应用指南[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] 叶继.35kV主变差动保护误动作事故的分析[J].电子世界，2010.
[3] 吴聚业，等.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2006.
作者简介：薛文忠（1979—），男，河南修武人，修武县电业局助理工程师，研究方向：电力系统继电保护及自动化；李樟（1979—），男，河南修武人，修武县电业局助理工程师，研究方向：电力系统继电保护及自动化。
过流保护误动作 篇3
变压器装设过流保护是为了反应变压器外部短路引起的过电流,并作为变压器主保护的后备。变压器过流保护的整定计算,原则是动作电流应躲开变压器最大负荷电流(充分考虑到电机启动、自启动,并联工作的变压器突然停运1台等引起的最大负荷电流)。然而,对于不带电压闭锁的过流保护来说,如果自启动系数选小,那么在电机负荷投入瞬间易引起过流保护误跳;如果选得过大,那么过流保护在变压器副边短路时的灵敏度又太小。由于发电厂的厂用负荷,特别是间断运行的电机,在启动或事故情况下,瞬间变动非常大,因此应根据这些变动的实际情况来确定最大电流。
1 过流保护误动作过程及处理
1.1 厂用装置及保护配置介绍
万丰热电厂是装机容量为2×50MW的小型供热电厂,厂用电部分有6kV和380V 2个电压等级。低压厂用系统接线图如图1所示,发生误跳的是#2低压厂变42B和备用变40B。
42B配置电流速断、瓦斯、零序过流及过流保护。380VⅡ段所带负荷有凝结水泵、射水泵、高压油泵等电机,另外有热工配电箱和各车间的专用屏。
1.2 过流保护动作过程及处理
某年5月3日,#1机带额定负荷运行,#2机准备启动,该次运行是万丰电厂第1次双机同时运行。启动#2高压油泵时,#2低压变过流保护动作跳开高低压侧开关602和32,40B自投后“分支过流”动作又跳开其高低压侧开关,380VⅡ段失电。经检查,380VⅡ段无异常,于是恢复送电。切除#2高压油泵后,检查其绝缘电阻和直流电阻均正常。因此怀疑是保护误动,检查保护回路及装置,未发现异常,于是认为是42B和40B的过流保护整定值有误。
42B和40B容量为1 000kVA,额定电流为91.64A,过流保护整定值为150A,而高压油泵的电流速断整定值为190A。高压油泵启动时,380VⅡ段其它负荷约有50A,因此电流速断保护不动作。因是第1次双机运行,各段带的负荷比较大,而此前单机运行时所带负荷都在临界以下,并没有暴露这一问题。而低备变40B在自投时也存在同样问题。
为了在短时间内确定适当的保护整定值,作了如下分析:
(1)虽然高压油泵是该段母线最大的电机,但其在短时间内启动后便停运。
(2)考虑了在连续运行、事故情况下有可能参与自启动的电机,其它配电箱、屏负荷。
综合考虑,保护整定值最终选为230A。重新调整、试验后,投入正常。
2 分析过程
电厂的厂用负荷可按启动过程、正常运行、事故情况下、母线失压自投成功后电机自启动过程等阶段来确立其负荷曲线。在大电机启动、母线失电后自投、电机自启动时都会出现较大的电流峰值,若能确定好这些峰值就能准确地将保护动作值确定在一个小范围内,以解决选择性和灵敏性的矛盾。因为在电厂开机过程中,厂用负荷是按一定顺序投入的,同时在厂用母线失电备用变自投时一些大电机并不参与自启动,如万丰电厂的凝结水泵、除盐水泵、消防水泵等,所以在确定最大负荷电流时就不应把不该叠加进去的负荷增加进去,影响灵敏度。下面介绍如何确定最高负荷。
万丰电厂负荷投入情况有以下3种:
(1)电厂整机启动时,先启动交流油泵、顶轴油泵、投盘车装置,再停顶轴油泵,在这期间锅炉点火,重油泵投入;然后是启动除盐水泵向凝汽器水侧灌水,开启凝结水泵,接着射水泵和高压油泵投入。当汽机冲转到2 850r/min时,高压油泵退出运行。
(2)事故情况下参与自启动的有高压油泵、射水泵、重油泵以及其它几台小泵。
(3)发生火灾时,380VⅡ段带正常负荷,高压消防水泵启动。
根据上述3种情况可将各专用屏、热本配箱以及持续运行小电机定为固定连续负荷,确定为50A。第1个负荷电流的峰值在高压油泵启动时,此时凝结水泵和射水泵已投入,将油泵启动电流按7倍计算,叠加值为165A;第2个峰值为380VⅡ段母线失电自投成功后电机自启动时,叠加值为155A;第3个峰值是正常情况下,消防水泵启动时,此时应考虑所有间断运行的电机,估算电流为150A,于是取最大负荷电流为165A,则:
负荷曲线如图2所示。
3 与其它整定形式的比较
在文献[1]中,整定时限过流保护有按躲过变压器低压母线自动投入负荷整定这一条件,即:
式中,Kk为可靠系数,取1.2;Ifh,max为正常运行时的最大负荷电流;Ifh,zt为自动投入部分的负荷电流;Kzqd为自动投入负荷的自启动系数。
分析式(1)可知,Ifh,max和Ifh,zt有交叉负荷,而Kzqd在选取上也比较困难。
另外一种计算方式是将变压器额定负荷看作综合负荷,再按电机和其它稳定负荷占综合负荷的比例来选取一个系数以确定最大负荷电流,这种计算方式较按运行方式变化来确定最大负荷电流要粗略、分散,但在不易统计其运行方式时,也只能采取这种方式。
4 结束语
继保工作是一项理论性和实践性都很强的工作。在保护整定过程中,如果对保护范围内的设备配置、中长期运行方式的变更有非常清晰的了解,就能最大可能地减少甚至杜绝因保护误整定而引发保护误动。
参考文献
[1]瞿家佩,孟庆炎,等.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京:中国电力出版社,2006
过流保护误动作 篇4
某电厂两台300MW发电机, 采用发变组单元接线分别接入500kV系统。500kV升压站采用3/2接线方式, 500kV出线一回, 其主接线图见图1。
某电厂#4发电机因发电机检修, 断开#4发变组500kV侧5922断路器和5923断路器, #4发电机与系统解列。之后, 500kVⅡ母-B套保护动作, 5913断路器跳闸, 500kVⅡ组母线失电, 5911、5912断路器保持运行。
2 保护动作原因分析
1) 保护配置:
该电厂500kVⅠ、Ⅱ组母线保护按照双重化配置, 均为国电南自WMZ-41A母线保护, 使用了WMZ-41A母线保护的两部分功能:一是母差保护功能, 二是失灵直跳功能。每台断路器配置了一套断路器保护, 为RCS-921A断路器保护, 使用了断路器失灵保护、死区保护、充电保护、重合闸等功能。500kVⅡ组母线-B套失灵保护二次接线如图2。
由图2可以看出, 500kV母线失灵保护的动作逻辑在断路器保护RCS-921A中完成, 失灵保护动作后, 输出一个开关量至母线保护来实现的。母线保护中的失灵直跳功能实际上是为失灵保护提供出口回路, 与母差保护动作逻辑无关。
2) 收集到的资料:
500kVⅡ组母线-B套保护失灵动作灯亮, 500KVⅡ组母线-A套保护、5913和5923断路器保护无动作信号。
3) 检查情况:
对母差保护装置和失灵直跳二次回路做了检查, 可以看出, 本次事故中, 500KVⅡ母-B套失灵保护动作时, 500kV电流、电压没有变化, 500KVⅡ母-A套保护装置也没有出口动作信号, 5913、5923断路器失灵保护并未发出跳闸命令, 但WMZ-41A保护装置和故障录波器的记录却明确表明, 母线保护中的失灵功能却收到了出口命令, 而只要开入量存在, WMZ-41A母线保护的失灵直跳功能出口则属必然。检查断路器保护、母线保护动作逻辑、二次回路接线均正常, 但是母差保护 (WMZ-41A) 装置启动失灵光耦动作电压、动作功率偏低, 抗干扰能力未达到要求, 500KVⅡ母-B套失灵保护直流系统受到干扰扰动或瞬时接地误动出口的可能性很大, 因此应重点检查直流系统是否受到干扰扰动和瞬时接地。
在直流系统接入示波器对直流电源进行监视, 直流系统良好, 没有发现异常。考虑现场运行人员在保护跳闸出口之前对5923、5922断路器进行了分闸操作, 实际模拟分闸上述两断路器的同时再对直流系统进行监视。在模拟分闸5923断路器时, 5923断路器空气压力降低后在空压机启动打压时, 这时示波器捕捉到控制Ⅱ组直流受到强烈干扰, 波形瞬时突变后又恢复正常, 而直流控制Ⅱ组直流正是500KVⅡ母-B套母线保护所用直流电源。在5次模拟空压机启动过程中, 第4次启动空压机时, Ⅱ母-B套母线保护失灵动作出口。检查5923断路器空压机启动回路时, 在该断路器汇控柜内发现空压机交流电源C相端子与直流控制回路正极电源端子中间没有空端子隔离, 也没有增加绝缘隔片进行隔离, 有轻微放电痕迹。将直流电源正极端子与交流电源端子增加空端子隔离后, 启动空压机时, 示波器监视控制II组直流正常。
此次事故主要原因为:5923断路器空压机启动打压瞬间, 交流电源串入直流系统, 使WMZ-41A母线失灵保护的失灵启动回路受到干扰, 而WMZ-41母线装置抗干扰能力未达到设计要求, 失灵启动回路简单, 造成保护动作出口跳闸。
3 暴露问题
1) 现场设备二次回路接线不规范, 交流端子和直流端子没有明显标志, 相互之间没有空端子隔离, 导致交流电源瞬时串入直流系统, 引起直流扰动。
2) 母线保护屏失灵启动开入光耦动作电压、动作功率低, 受到外部干扰或直流接地时极易发生误动。
3) 在保护定检中, 只对保护装置逻辑功能进行校验, 对母差保护失灵直跳输入的回路, 没有校验动作电压、动作功率、动作时间。
4) 失灵启动回路只有单路开入, 接点接通就启动出口跳闸, 没有其它闭锁条件, 不能有效防止保护误动。
4 防范措施
1) 对500kV升压站内所有接线端子检查, 交流端子和直流端子应有明显标志。
2) 500KV共4套母线保护装置失灵开入回路增加中间继电器进行重动, 中间继电器的动作电压应在55%～70%额定直流电源电压范围, 启动功率大于5W。
3) 优化母线保护启动失灵直跳回路, 断路器失灵保护动作后输出一个开关量更改为两个开关量至母线保护, 两个开关量为与关系, 母线保护必须同时收到两个开关量动作信号后, 失灵直跳回路才出口跳闸。
4) 直流绝缘监测装置对瞬时接地和干扰反应不灵敏, 应加大直流系统瞬时接地和干扰监测, 在500KV故障录波器装置内增加直流插件, 对500KV两组直流系统进行录波, 便于故障分析。
5 结束语
随着继电保护专业的发展, 微机化的继电保护装置越来越普及, 对保护装置的抗干扰性能提出了更高的要求。对于3/2接线的变电站, 边开关失灵动作通常与母差共用出口, 失灵直跳回路应采取适当的措施防止交流串入直流回路引起保护误动。在保护定检中除了对保护装置的逻辑功能进行校验外, 还应对保护装置的抗干扰性能、二次回路接线进行检查, 才能保证保护装置能够正确动作, 为电网安全可靠发挥积极作用。
参考文献
[1]国家电网公司十八项电网重大反事故措施 (试行) 继电保护专业重点实施要求[Z].国家电力调度通信中心, 2005, 11.
[2]WMZ-41A微机母线保护装置技术、使用说明书[Z].国电南京自动化股份有限公司, 2002, 6.
[3]国家电网公司继电保护培训教材[Z].国家电力调度通信中心, 2009, 4.
变压器过励磁保护误动作的探讨 篇5
关键词：过励磁,保护,误动作,应急措施,改进
1 过励磁故障与保护的基本概念[1]
1.1 变压器过励磁的原因及后果
对于电力系统中装设的变压器,可能导致过励磁的原因有以下几种:1)当超高压远距离输电线路突然丢失负荷而发生过电压;2)事故时随着切除故障而将补偿设备同时切除,使充电功率过剩导致过电压;3)补偿设备本身故障而被切除时引发的过电压;4)在变电站内突然丢失负荷,造成一次电压过高,而通常的调压手段又不足以控制住过电压的发生;5)电网解、合环考虑不周或操作不当,引起局部地区出现过电压或低频率运行;6)铁磁谐振或L-C谐振引起过电压;7)各种调节控制设备的程序失控或误动。
变压器是由铁心和绕组构成的,若外加电压为U,则有:
式中:f为电压频率;W为匝数;S为铁心截面,B为磁通密度。
因为W、S均为定数,故可写为:
式中:K=1/4.44WS,对于每一个特定的变压器,K为定数。
由式(2)可以看到,电压的升高和频率的降低均可导致磁通密度的增大。
磁通密度的过分增大,使铁心饱和、励磁电流急剧增加,造成过励磁现象,严重时就形成威胁设备安全的过励磁故障。现在的大型变压器,额定工作磁通密度Bn=1.7～1.8 T,而饱和磁通密度Bs=1.9～2.0 T,两者很接近,比较容易发生过励磁故障。变压器的过励磁故障会产生以下后果。
(1)变压器铁心饱和之后,铁损增加,使铁心温度升高。铁心饱和后要使磁场扩散到周围空间中,使漏磁场增强。由于漏磁场而产生涡流损耗,使靠近铁心的绕组导线、油箱壁以及其它金属构件发热,引起高温,严重时会造成局部变形和绝缘介质的损伤。
(2)对某些大型变压器,当工作磁通密度达到额定磁通密度的1.3～1.4倍时,励磁电流的有效值可以达到额定负荷电流的水平。由于励磁电流是非正弦波,含有许多高次谐波分量,而铁心和其它金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比,所以发热严重。
(3)过励磁引起的温度升高加速绝缘老化,使绕组的绝缘强度和机械性能变坏,铁心叠片间绝缘损坏导致涡流损耗进一步增加,还可能造成绕组对铁心的主绝缘损坏,而且油箱内壁的油漆溶化还会使变压器油被污染。
1.2 变压器过励磁保护的设置
由于变压器过励磁故障时并非每次都造成设备的明显破坏,容易被忽视,但是反复过励磁将因过热而使绝缘老化,降低设备的使用寿命。因此,我国继电保护规程规定,由于频率降低和电压升高引起的铁心工作磁通密度过高,500(330)kV电压等级的变压器应装设过励磁保护。
与系统并列运行的联络变压器的电压不会大幅度提高,而频率下降程度一般也比较小。当负荷过大使频率下降时,系统中将由自动减负荷装置来限制频率下降。一般在频率下降1%～3%时就开始甩负荷,虽然频率实际下降幅度要比1%～3%大些,但一般最多只下降7%～8%。因此,系统联络变压器产生过励磁的可能性比较小,而且过励磁的程度也比较轻。但是,可能会出现过励磁倍数不高而持续时间很长的情况。
变压器过励磁的严重程度用过励磁倍数表示:
式中:B为铁心中的实际磁通密度;Bn为铁心额定工作磁通密度。
将式(2)代入式(3)可得:
可以看出过励磁倍数与电压成正比,与频率成反比,过励磁倍数越大,允许的持续时间越短。过励磁倍数与允许持续时间的关系曲线称为过励磁倍数曲线。如图1所示,制定此曲线的基础是在该过励磁倍数n下,变压器受热各部分均不至于损坏或影响使用寿命。由于铁心材料和工艺的差别,使变压器的过励磁特性各异,各国制定的标准也不同。例如法国规定n=1.3时,允许持续运行时间t=10 s;n=1.2时,允许持续运行时间t=60 s;当n=1.05时,变压器可以连续运行。
构成变压器过励磁保护的动作特性显然应与被保护的变压器过励磁倍数曲线相配合,即动作时间略小于变压器允许持续运行时间。因此通常变压器过励磁保护采用反时限保护方式,目前广为采用的过励磁反时限保护动作判据为:
式中:t为保护动作时限;Kt为整定时间倍数;M为保护启动倍数。其中,M=n/nop,n为变压器过励磁倍数,nop为保护过励磁倍数启动值,如上例中法国规定的nop为1.05。
反时限过励磁保护的整定原则是选取Kt和nop值使保护动作时限t与变压器过励磁倍数曲线相匹配。微机保护采用软件实现反时限特性比较容易,采样算得即时的U和f值,求得即时过励磁倍数n和保护启动倍数M,按已整定的Kt和nop值代入式(5)即可算得保护动作时限t。
2 几起过励磁保护动作的情况分析
2.1 陕西电网变压器过励磁保护运行状况
陕西电网在330 kV电压等级的变压器中普遍装设有过励磁保护。近年来陕西电网330 kV变压器由于过励磁保护动作,引起变压器6次跳闸,这6次跳闸均因TV二次电压升高引起,并非变压器发生过励磁而导致的保护动作。对于变压器来讲都属于误跳闸,对电网的安全稳定运行带来了较大的影响。
这6次TV二次电压升高的原因不同,其中3次是由于变压器的TV一次并列或撤运,进行分相操作时引起的TV一次电压不平衡,使得二次开口三角感应出很高的零序电压,进而耦合引起TV二次电压升高,致使变压器过励磁保护动作,主变压器跳闸。一次是在运行人员恢复跳闸的YH二次开关过程中,电压出现畸变,幅值约为额定电压的1.3倍,满足了过励磁保护的动作条件,主变压器跳闸。一次是在运行人员进行两组YH二次并联操作时,造成YH反充电,引起TV二次电压升高,致使变压器过励磁保护动作,主变压器跳闸。还有一次是在系统及一次设备均无异常时,原因不明的YH二次及开口三角电压异常升高,引起变压器过励磁保护动作,主变压器跳闸。
现以其中两次动作的详细情况为例,说明变压器过励磁保护动作的原因。
2.2 动作情况一[2]
2002年10月17日12时20分,西安地区某330 kV变电站330 kVⅡ母TV预防性试验结束,进行加入运行操作,当合上TVⅡ的B相刀闸后,2号主变过励磁保护动作,3330、3332、1102、3502开关跳闸,造成2号主变失压,同时110 kV母线失压。330 kV变电站的一次接线如图2所示。
当日的运行方式是,331 1、3331、3330、3332开关在运行中,线路1、线路2及2号主变在运行中。3310、3312开关及1号主变撤运检修,330 kVⅡ母电压互感器TVⅡ进行预防性试验。由于3310、3312开关撤运,330 kV设备呈开环运行状态。当3330、3332开关跳闸2号主变失压的同时,造成110 kV母线失压,扩大了事故停电范围。
经现场检查,根据录波图及2号主变保护动作报告,认为引起事故的直接原因为330 kVⅠ母TV I的B相电压异常升高,为正常值的1.23倍,达到2号主变过励磁保护启动值,造成2号主变过励磁保护动作,2号主变3侧开关跳闸及110 kV母线失压。
过励磁保护是根据变压器的相电压,模拟变压器的过励磁曲线,当电压升高时,经一定延时出口跳闸,动作特性为反时限特性。
330 kV电压互感器的二次回路接线如图3所示。
变压器过励磁保护的电压接在330 kV的Ⅱ段电压小母线上,事故发生的当日330 kVⅡ母TVⅡ停电,合上了二次电压并列小开关,并列继电器1YQJ1、2YQJ1动作,其动合接点闭合,由330 kV I母TVⅠ提供电压。在进行330 kVⅡ母TVⅡ加入运行操作时,其操作顺序是先操作一次设备,再操作二次设备。在操作一次设备时电压二次小空气开关8 AC1、8AC2、8AC3均在断开位置。接线中,开口三角的零序电压L630没有小空气开关控制。电压互感器刀闸是分相操作的,为了防止停电检修试验中二次向一次反充电,TV的每相电压都经过本相刀闸的辅助接点Ga、Gb、Gc闭锁,开口电压L630经过B相刀闸辅助接点Gb闭锁。操作刀闸的顺序是A、B、C相依次操作。当合上TVⅡ的A相刀闸时,A相二次各绕组电压并未接入回路,因为星形绕组的二次小空开8AC2、8AC3没有合上,开口电压L630因Gb没有接通,也未接入回路。当合上TVⅡ的B相刀闸时,其辅助接点Gb接通,出现开口三角的零序电压,且此电压为,是相电压的倍。此电压经二次并列回路感应到运行的TVⅠ的开口三角绕组中,并耦合至星形绕组,使TVⅠ的相电压异常升高,达到主变过励磁保护启动值,造成2号主变过励磁保护动作。
事故后进行了原因分析,认为此次事故与操作的顺序有关。但是,从根本上是由于二次回路设计缺陷造成的,设计者没有意识到这种接线会使两个电压互感器在操作过程中相互影响,产生二次的电压升高。防范措施是在TV开口三角回路L601中,加一个二次小开关进行控制,当一次操作过程完成后,再投入开口三角的零序电压。
2.3 动作情况二
2005年3月29日2时09分,西安地区另一330 kV变电站的2号、3号主变压器过励磁保护同时动作,使两台变压器跳闸。此变电站的一次接线如图4所示。
当日变电站330 kV的运行方式是,330 kV的Ⅱ母停电,Ⅱ母上所用开关断开,TVⅡ停运,两组TV的二次回路在并列运行状态,由TVⅠ向二次回路供电。变电站值班人员正在进行恢复330 kVⅡ母运行的操作过程中,当值班人员按操作票的顺序,合上TVⅡ的各相刀闸后,在合TVⅡ的二次小空气开关时,330kVⅠ母TV的二次小空气开关跳闸。当时值班人员正忙于操作,并未发现这一现象。当操作进行到合上3312开关后(或合上Ⅱ母任一开关),330 kVⅡ母TV带电,因两组TV的二次回路在并列运行状态,整个电压二次回路显示正常。合上Ⅱ母上所有开关且Ⅱ母恢复正常运行后,电压二次回路准备分列运行,值班人员断开TV二次并列小开关后,接在Ⅰ母上的电气元件均发出“电压二次回路断线”的告警信号。检查发现Ⅰ母TV二次无电压。此时判定是在前面操作中,造成了330 kVⅠ母TV的二次空气开关跳闸。值班人员当即去合330 kVⅠ母TV的二次小空气开关,同时发生接在330 kVⅠ母的2、3号主变过励磁保护动作,将两台变压器各侧开关跳闸。
造成330 kVⅠ母TV的二次小空气开关跳闸的原因是,330 kVⅡ母处在无电压状态,在合TVⅡ的二次小空气开关时,并联的二次电压对330 kVⅡ母有一个反充电过程,反充电造成电压二次负载剧增,致使330 kVⅠ母TV的二次小空气开关因过载跳闸。
在合330 kVⅠ母TV的二次小空气开关时发生2、3号主变过励磁保护动作,从录波图看到保护动作时,330 kV的A、B相电压正常,C相电压升高畸变。图3中二次小空气开关8AC2的C相接点上并接着电容C,当合二次小空气开关SAC2时,电容C上积存的电荷叠加在回路中,造成了C相电压升高畸变,从而引发了主变过励磁保护动作。
原因确定后将C相的并联电容器拆除,再次合二次小空气开关时,录波图显示电压正常。
从上述的过励磁保护动作情况看,保护动作时系统电压均处于正常,二次电压异常升高及波形畸变导致了过励磁保护的动作。
3 过励磁保护运行中应采取的措施
3.1 加强保护装置及二次回路的运行管理
认真检查二次回路的正确性,不适宜新型保护运行的元件及回路应及时更改。当过励磁保护装置或电压二次回路出现异常时,应将过励磁保护退出运行,立即通知保护人员检查处理,以防止造成严重后果。
3.2 加强运行操作管理
当进行电压互感器的倒闸操作时,应认真分析操作的每一步可能对过励磁保护产生的影响,选择最佳的操作方案。也可以将接在相应回路的过励磁保护先退出运行,当操作结束后再将保护投入。
3.3 根据实际情况将过励磁保护退出运行
降压变压器发生真正过励磁的可能性较低,当主变过励磁保护未进行改进时,可以考虑运行中根据实际情况将过励磁保护退出跳闸,投入信号位置运行。
4 过励磁保护动作原理改进的设想
4.1 提高判别故障的可靠性
采用三相电压的“与”门作为过励磁保护的测量输入,当三相电压都升高,才判断为发生过励磁。
4.2 采用差流或谐波作为保护的判据
根据变压器励磁涌流的分析,变压器出现过励磁时,过励磁可能使变压器各侧产生差流。过励磁的电压中也会包含一些谐波分量。利用差流或谐波作为判据,可以有效防止因电压二次异常引起的过励磁保护误动作。但必须对出现的差流及过励磁的波形进行充分的研究分析,才可以找到确切的数据,作为保护动作的可靠判据。
4.3 增加主变单元电压互感器或专用绕组
从主变压器制造工艺上来分析,变压器是否存在过励磁的可能性。如果确实存在过励磁的可能,应考虑增加主变单元电压互感器或专用绕组,采集真正反映变压器过励磁的参数与其它保护判据共同判别,只有这些条件均满足时,保护才能动作出口。
5 结语
变压器过励磁保护的几次动作情况都属于误动作,其后果比较严重。在对变压器过励磁保护没有从动作原理上进行改进之前,必须在运行中采取措施,切实防止误动作的发生,保证系统中变压器的安全稳定运行,保证对电力用户的可靠供电。
参考文献
[1]王维俭．电气主设备继电保护原理与应用[M]．北京:中国电力出版社,2002．
过流保护误动作 篇6
一、事故前情况
我厂#5发变组保护原为LCD整流型保护装置, 当发电机TV二次熔丝三相同时熔断, 或者是在正常操作中取下三相的二次熔丝或退出TV时, 会造成低电压保护误动作, 并且不能闭锁相关保护。所以根据《继电保护和自动装置反事故措施》作了如下规定:要求在发电机TV二次熔丝三相中的其中一相上并联一个电容, 以保证发电机TV三相同时断线或退出TV时, 发电机TV断线保护能可靠动作闭锁相关保护, 从而防止保护发生误动。
随着微机保护的发展, 我厂在20xx年将上述整流型保护更换为许继WFB-100型微机双重化保护装置, 保护换型后运行情况一直较好。但却在20xx年初的一次发电机TV操作中, 发生了发电机过电压保护误动作跳机的事故。
二、事故原因的调查和分析
1、保护动作行为分析
事故发生后, 我们立即对保护进行了详细检查:
(1) 核查保护的动作记录, 保护装置显示发电机AC相和BC相过电压, 动作电压超过整定值;
(2) 通电检查保护的定值, 保护动作值和整定值136V完全吻合, 整定原则符合《整定计算导则》要求, 保护没有误动;
(3) 运行人员盘前监视电压为:电压表瞬时摆动并超过表计量程25kV (对应二次电压超过167V) , 且在事故发生前无其它操作;
由以上现象分析, 发电机二次测确实出现了过电压, 保护装置的动作是正确的。
2、事故原因查找和分析
尽管保护正确动作, 但是由于事故发生时发电机运行工况完全正常, 而且系统和主变电压也正常, 同时发电机也没有任何过电压的迹象, 所以我们分析可能是电压二次回路原因, 造成了保护误动作。随后我们按照电压回路图, 结果发现过电压正是这个电容引起的。
具体分析如下:在保护更换为微机保护后, 由于微机保护使用交流变换插件 (中间隔离变压器) , 将发电机TV二次电压转变为弱电后进入保护装置使用, 而中间隔离变压器的一次绕组存在电感L, 所以微机保护的电压二次回路示意图如图1所示。
发电机TV二次测TVA
由图1可见:上述操作中, 在取下TV二次侧熔丝1FU和2FU后, 再取下3FU熔丝时, 电容C、微机保护的电压变换器一次绕组电感L和发电机TV二次测电势E就构成了串联谐振电路。根据现场电容C的值 (20μF) 和许继厂家提供的电压变换器一次绕组电感L的值 (0.5H) , 恰好能满足f0=1/ (2π的串联谐振条件 (f0=1/ (2π=50HZ) , 而且由于电压变换器一次绕组电感的感抗XL>>R (回路电阻) , 所以发生谐振时, 电压变换器L上的电压UL能够达到电势E (100V) 的数倍 (UL=) , 甚至于更高。可见在这种情况下发电机过电压保护动作也是理所当然的了。
三、事故暴露的问题及探讨
由以上分析结果可见:造成发电机过电压保护误动作的真正原因是TV处并联的电容C。因为该电容是《继电保护和自动装置反事故措施》中要求安装的, 所以现在对整流型保护中要求TV二次回路熔丝上并联的电容, 在微机保护中是否还有无必要存在进行探讨。
1、在过去的整流型保护装置中, 与电压相关的发电机失磁保护、强行励磁装置均经TV断线保护闭锁。但TV二次同时发生三相熔丝熔断时, △U=U+U+U=0≯ε (TV断线保护判据) , 上述abcu判据不能成立, 则TV断线保护不能闭锁相关保护, 势必造成诸如发电机失磁保护、强行励磁装置的误动作。针对这种情况, 在TV二次三相中的某一相熔丝并接一只电容。
2、然而, 微机保护的TV断线原理发生了突破性改变, 即使三个熔断器全部熔断或退出TV, 也能检测出断线失压, 从而能有效闭锁相关保护。其TV断线判据的原理是:比较发电机两组电压互感器TV1和TV2的二次电压差, 即|U-|U>ε判TV1断线, 瞬时2ab|1ab|u发信号并闭锁相关保护;|U-|U>ε判TV2断线, 瞬时发信号并1ab|2ab|u闭锁相关保护, 这种通过比较两组TV电压来实现TV断线闭锁的原理是科学可靠的。
3、由于微机保护交流电压回路均为感型负载, 在TV电压回路接入电容后, 当X=X时, 即会产生电压谐振, 加到保护装置的电Lc压将是电源电压的数倍。不仅会直接毁坏二次设备, 并且会造成过电压保护误动。
4、当接有电容的该相与零相发生短路故障时, 即使该相熔丝熔断, 通过电容C故障点仍然有电流流通, 故障将无法消除。
由以上分析可见:原《继电保护和自动装置反事故措施》中要求TV二次测并联电容的措施, 已经不能适应现代化的微机保护了, 所以该电容在微机保护中已不应该再存在了。
四、整改措施
1、拆除原来发电机TV二次测并联的电容C。
2、将发电机TV二次侧三相熔丝更换为快速空气开关, 实现三相同时快速断开, 从而达到快速切除故障和防止寄生回路的目的。
3、重新细查所有保护的二次回路接线尤其是历史残留问题, 防止类似事情的再次发生。
浅析变压器的差动保护误动作 篇7
电力系统的安全稳定运行直接关系到我们的日常生活以及工农业生产。而变压器是电力系统工作的核心设备之一,且其自身成本较高,所以加强变压器保护至关重要。差动保护作为电力变压器的主保护之一,一方面要防范外部短路时的不平衡电流,另一方面要防止励磁涌流所致的误动作。虽然差动保护是变压器最重要的保护,但其仍然存在很多缺陷。例如:国内变压器两端的电压最少也有2个等级,这就造成了变压器两端选择的电流互感器不同,进而在发生故障时会产生很大的不平衡电流,从而导致变压器差动保护误动作,在这种情况下,我们很难保证差动保护不误动。鉴于此,本文将主要探讨差动保护误动作的防范措施。
1 变压器差动保护的原理
为了更好地理解变压器差动保护的工作原理,首先要知道变压器的工作原理。我们把能将不合需要的电压、电流转化成需要的电压、电流的设备称为变压器,变压器的这种功能主要是通过电磁感应这一技术来实现的。其主要作用是:交换交流电压、交换交流电流和变换抗阻。变压器的主要工作原理是:利用铁芯上不同的匝数将发电厂提供的电压、电流转变成我们需要的。
我们目前使用的变压器主要是通过比较其两端的电压、电流数值大小以及电流的相位来实现差动保护的。我国目前对变压器所采用的差动保护主要有以下几种:比率制动式差动保护、分侧差动保护、差动速断保护等。
下面我们以比率制动式差动保护的动作特性为例,介绍主要的变压器差动保护工作原理。
比率制动式差动保护不仅可以在出现外部短路时很好地保护变压器,而且当发生区外故障时,也可以发挥很好的作用。它是差动保护中比较常用的一种保护措施,有很高的灵敏度,能反映变压器内部相间短路故障。但是它也有缺点,即不能很好地测量内部短路时流出电流的大小,对于励磁涌流等也没有很好的保护措施。
变压器的差动保护可以分为制动区和无制动区。对于制动区而言,当变压器带负荷运转时,由于外部电流增加,会造成不平衡电流的迅速增大;然而对于无制动区而言,差动回路的电流很小,不容易造成很大的不平衡电流,主要消除固定误差即可。所以比例制动式差动保护的动作特性是一条比例制动折线,如图1所示。
2 变压器差动保护误动作的原因分析
差动保护回路中的不平衡电流是引起变压器差动保护误动作的主要原因,而变压器的接线方式以及励磁涌流等都会造成不平衡电流的瞬间变化,所以,我们根据引起差动保护误动作的原因,大致将其分为:由不恰当的接线引起的变压器差动保护误动作、由励磁涌流引起的变压器差动保护误动作、由区外故障引起的变压器差动保护误动作以及其他原因造成的变压器差动保护误动作等。
2.1 由不恰当的接线引起的变压器差动保护误动作
在我们的日常生产和生活中,变压器的应用范围非常广泛,小到家庭,大到发电厂。不同情况下,变压器差动保护的线路连接方式也可能有很大区别,稍微出现一点错误就可能产生不平衡电流,造成变压器的差动保护误动作。尤其是对于新建的发电厂和变电站,由这种原因引起的差动保护误动作占很大的比例。所以,我们要严格按照产品说明书进行接线,并在安装完毕后使变压器带负荷运行,以检查其运行状况,在确保没有问题后再投入使用。
2.2 由励磁涌流引起的变压器差动保护误动作
励磁涌流也是引起变压器差动保护误动作的一个很重要的原因,它的特点是在变压器以及线路正常工作的情况下会很小。但在发生区外故障时我们就会发现它的变化,首先在发生短路的瞬间它依然会很小,不会引起差动保护动作,但当我们将线路故障排除时就会发现励磁涌流会瞬间增大,并且在励磁涌流逐渐变小的过程中,会产生不平衡电流,进而造成变压器差动保护误动作,在这个过程中,全部的励磁涌流都会流入差动回路。
2.3 由区外故障引起的变压器差动保护误动作
区外故障之所以能引起差动保护误动作,主要是因为在差动回路中产生了电流差。区外故障引起差动保护误动作的原因主要有:(1)虽然变压器正常运行,但是其各侧产生了不一致的额定电流。(2)当变压器的电压发生变化时,产生的不平衡电流可能会引起差动保护误动作。(3)随着变压器负荷量大小的变化,电流相位可能会发生偏差,进而造成差动保护误动作。
2.4 由其他原因引起的变压器差动保护误动作
(1)整定值的计算不合理造成变压器差动保护误动作。(2)由差动保护回路中的不平衡电流造成的变压器差动保护误动作。(3)在变压器使用过程中,档位的变化也可能引起差动保护误动作。因为当档位变化时,各侧的工作电流发生变化,然而电流互感器没有变化,这就造成了磁势不再平衡,导致新的不平衡电流,从而产生误动作。
3 变压器差动保护误动作的危害
变压器差动保护误动作会给我们的日常生产和生活造成很大的危害。变压器差动保护误动作会造成变压器在非正常情况下运行,从而对整个供电系统的稳定运行产生影响,进而可能会影响可靠供电,给用户造成损失。变压器差动保护误动作对整个供电系统的危害很大,也会直接影响到我们的用电安全,所以,我们应采取相应措施预防变压器差动保护误动作。
4 变压器差动保护误动作的预防及应对措施
(1)在新的发电厂或变电站投入使用之前,检查其差动保护的接线是否正确,是否严格执行了生产厂商的安装说明书,即检验变压器之间以及变压器与互感器之间的接线方式是否正确。检验的方法很多,有目测法、电压法等。只有检测完毕确保它们之间的接线没有问题,新发电厂或变电站才可投运。(2)为了减少变压器差动保护误动作,我们必须保证差动保护回路的不平衡电流尽可能小,这就对我们如何选择电流互感器提出了很高的要求。如果差动保护线路中的不平衡电流很小,就可以使差动保护装置的灵敏度提高,从而有效减少变压器差动保护误动作。(3)根据现场情况确定整定值。整定值的计算与励磁涌流有关,所以应减少励磁涌流的发生。(4)应定期派专人检查变压器差动保护的工作状况,从而尽早发现变压器差动保护回路中存在的问题,并予以解决。
5 结语
如今,变压器差动保护越来越受到人们的重视,但造成变压器差动保护误动作的很多因素都是无法避免的,所以我们要在安装的开始环节严把质量关,进而提高变压器差动保护的可靠性,降低差动保护误动作几率。随着经济的发展,变压器差动保护的应用前景必将更好。
摘要：介绍了变压器差动保护的原理,分析了变压器差动保护误动作的原因及危害,最后阐述了变压器差动保护误动作的预防及应对措施。
关键词：差动保护,原理,误动作,原因分析,危害,应对措施
参考文献
[1]李贵存,刘万顺,滕林,等.基于波形相关性分析的变压器励磁涌流识别新算法[J].电力系统自动化,2001,25(17):25-28
[2]李贵存,刘万顺,刘建飞,等.用波形拟合法识别变压器励磁涌流和短路电流的新原理[J].电力系统自动化,2001,25(14):15~18
过流保护误动作 篇8
2015年7月某日,某化肥厂变电所6 k V系统1#进线断路器突然跳闸,造成合成6 k V 1#母线和尿素6 k V 1#母线失电。虽然380 V系统母联备自投及时动作,保证合成装置正常运行,但引起尿素装置系统波动,被迫停车。1#进线断路器跳闸后,工作人员迅速检查,发现变电所1#进线配电柜”方向性接地保护器“动作,发出跳闸信号,断路器分闸。工作人员初步怀疑1#线路发生接地事故,不能马上进行合闸操作,决定将1#线路所有设备退出运行,暂由2#线路设备单独运行,保证装置继续生产。
2故障分析
2.1查找故障点
由于1#进线“方向性接地保护器”动作,首先怀疑进线电缆绝缘受损,发生接地故障。工作人员将1#断路器退出,到上级变电所办理该6 k V回路馈线柜停电票,将断路器退出,对电缆进行绝缘检测,经测量电缆三相对地绝缘A-地、B-地和C-地分别为1.4 G,1.5 G和1.8 G,相间绝缘A-B,B-C和A-C分别为2.3G,2.5 G和2.5 G,均正常。工作人员判断1#母线发生接地故障,将1#线路所有设备馈线断路器退出,对母线进行绝缘检测。经测量,母线三相对地绝缘值均为200 G(绝缘摇表最大量程),确认1#母线也未发生接地故障。故障很有可能在1#线路的某一馈线回路中,逐一检测每个设备出线,最终发现“MP-102A 6 k V电机馈线柜”的出线对地绝缘值为0。拆下电机电缆后,对电机和电缆分别进行绝缘检测,发现电机对地绝缘为0,电缆三相对地绝缘A-地、B-地和C-地分别为1.8 G,1.7 G和1.9 G,相间绝缘A-B、B-C和A-C分别为2.2 G,2 G和2.5 G,均正常。由此确定电机内部发生接地故障,造成跳闸。该电机综合保护器有“方向性接地保护”功能,且在2015年1月进行过校验,确定保护器工作正常。故障发生时保护器未动作,但上一级进线保护器动作。
2.2越级跳闸原因分析
(1)首先,怀疑该电机综合保护器出现故障。检查保护器外观和线路,未发现有发热和受潮迹象,线路也没有短路和断路故障。工作人员随后对保护器的“方向性接地保护”进行校验:(1)校验原理。正方向线路接地时,零序电流超前零序电压,保护动作;反方向线路接地时零序电流滞后零序电压,保护不动作。使用继电保护测试仪,模拟二次电流和电压,输入至保护装置。验证各输入量及输出量是否正常,跳闸回路是否正常,同时验证保护逻辑是否正确。(2)校验参数。该电机的“方向性接地保护”定值为“5 V、0.5 A、0.1 s、电流超前电压”,试验时可先固定零序电压,通过变动零序电流的角度和数值,测量零序方向保护的灵敏度。(3)校验方法。将继电保护测试仪的输出电流线穿过该电机馈线柜的零序电流互感器,电压线接到电机馈线柜二次电压回路,模拟线路发生故障时的一次零序电流和二次零序电压,将继电保护测试仪的返回信号线接于电机的分闸回路,采集保护器的动作时间值。通过设定相应的电流和电压值,检测保护器的动作情况,试验数据见表1。由试验数据可以确定该保护器的“方向性接地保护”功能正常。
(2)确定电机保护器工作正常后,对1#进线保护器的“方向性接地保护”进线检测。该保护器的定值为“5 V,0.5 A,0.5 s、电流超前电压”,试验方法和上述相似,试验数据见表2。由试验数据可以确定该保护器的“方向性接地保护”功能也正常。
(3)对比试验数据不难发现,虽然两台设备的保护器均工作正常,但是定值设定有问题。电机动作电流为0.5 A,进线动作电流为0.2 A,虽然进线动作时间较长,但是如果线路中的零序电流在0.2~0.5 A,先动作的显然是进线断路器。这也就是电机发生接地故障,电机断路器未跳闸,而进线断路器却跳闸的原因。
3故障结论
由于在设定“方向性接地保护”的定值时,电机电流定值设置的比进线大,如果发生接地故障时,零序电流在0.2~0.5 A,进线保护器会先于电机保护器动作,造成此次越级跳闸故障。
4解决措施
将进行保护的方向性接地保护器的电流定值设为1 A,并再次进行校验,确定保护器能够按照新的定值动作。
5经验教训