两点接地引起的差动保护误动.pdf

店 审 景 交流与探讨 GUANGXI DI AN YE 两点接地引起的差动保护误动 李 军 ( 广西电力试验研究院有限公司， 南宁市5 3 0 0 2 3 ) 【 摘要】本文通过介绍一起发变组短线差动的误动事故， 从现象及理论进行了分析， 找出了引发这起事故的原因是电流回 路 两点接地 。总结 了经验教训 ， 并提 出了改进措 施。 【 关键词】两点接地； 保护误动； 原因与分析 电流及电压互感器二次回路上只能有一点接地， 其原因是 为了人身和二次设备的安全， 另外就是为了防止保护误动。但 是， 常常由于人为的接线错误及电缆绝缘的老化等原因， 造成 一 个电气连接的二次回路中出现多点接地的情况多有发生。 现结合一起来宾电厂两点接地引发的保护误动事故，从理论 及现象进行分析，希望对由于该原因所引起的事故查找能起 到借鉴作用。 2 事件 经过 2 1概 况 来宾电厂始建于 1 9 8 7年 1月， 现安装两台 1 3 5 MW机组， 两台机组分别于 1 9 8 9年 3月和 1 9 9 0年 1 月相继投产发电。 2 台机组均采用发电机 一变压器 一线路组接线方式接入来宾 5 0 0 k V变电所 2 2 0 k V配电装置。发变组保护采用国电南自的 G Z F B W3 7 1 型微机保护， 2 0 0 1 年投入运行。 2 _ 2故障经过 来宾电厂 2 号机 2号主变运行中 2 2 0 k V出线短线差动保 护动作， 出口跳主变高压侧开关、 发电机出口开关 、 发电机灭 磁开关、 主励磁机灭磁开关、 厂用系统 6 k V电源进线开关。备 用电源进线开关 自投成功。出现的保护信号有 ： “ 2 2 0 k V短线 差动动作” 、 “ 发电机电超速低电流动作” 、 “ 灭磁联跳” 、 “ 主汽 门关闭” 、 “ 备 自投合闸” 等。 2 3差 动原理简单介绍 ( 如图 1 ) 衄 图 1 差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置 2 0 0 7 1 0 、 1 1 ( 总第 9 1 、 9 2期 ) 纵向联接起来， 并将两端电气量比较来判断保护是否动作 ， 其 基础是基尔霍夫定律。根据该定律 ， 线路正常运行或区外故障 时， I I ， 继电器不动作， 区内故障时 ， I M + I 0 ， 继电器动作 于跳闸。差动保护其特点为在保护范围内故障时 ， 反映于故障 点的总电流而动作。 3 检 查情 况及 分析 2 2 0 k V短线差动动作后，该厂立即组织有关技术人员对 主变 2 2 0 k V出线短线差动保护范围内的一次及二次设备进行 认真检查 ， 发现一次设备无异常， 动作报告显示电流值已达保 护定值， 因此保护动作并出口跳开关及发信号。经了解， 在电 厂短 引线 差动保护 动作的 同时 ， 5 0 0 k V平来 I I 线 距来宾 5 0 0 k V变电站 2 2 5 5公里处发生 B相因雷击而产生瞬间接地 故障。在未发现一、 二次设备异常的情况下， 经中调同意， 2号 机组重新投入运行， 投入运行后未发生发变组短线差动保护 动作。发变组保护动作电流见表 1 。 3 1 理 论 分 析 根据 2号机组重新投入运行后发变组短线差动不再动作 的情况 ， 可以判断在短线差动保护范围内( 差动保护两侧 C T 之间) 没有短路现象。通过分析保护动作电流， 我们初步判断 这是一起外部故障引起穿越性故障电流造成的差动保护误动 事故。而外部故障造成差动保护误动主要有以下几种原因： 3 ， 1 ， 1 二次侧负载在流过短路电流下不能满足 C T 1 0 误 差曲线的要求 如果不满足 C T的 1 0 误差曲线要求 ， 由于 C T的容量不 足以提供二次负荷所需的要求， 当外部故障时， 如短路电流过 大将导致 C T饱和。由于正常时一次侧的电流通过 C T传变到 二次是平衡的， 当某个 C T饱和时， 其励磁阻抗变得很小， 一次 侧的电流不能很好的传变到二次，二次电流发生畸变缺损造 成二次的电流不平衡， 此时差动保护将出现较大的差流， 差动 维普资讯 交流与探讨 表 1 保 护动 作 电流 ( 单 位 ： A) I l a 1 2 a l b 1 2 b I l 12 1 2 e l 2 4l - 2 4 6 l 39 一1 4 4 3 1 7 3 0 0 2 1 4l 1 5l 4 1 O 一 4 1 O - 26l 2 4l 3 O 4l - 0 5 8 6 8 6 - 6 8 8 -0 9 7 O 7 5 4 - 0- 3 l 0 0 7 8 9 5 - 9O 8 1 2 6 一1 5l 5 -0 6 3 O_2l 9 5 2 -9 93 3 3 4 - 3 8 3 6 一1 4l O 1 7 1 O 2 9 1 3 -2 7 5 - 5 5 4 7 一l 1 1 5 - 09 2 - 3 7 4 9 -6 7l -3 8 62 - 6 O 3 8 - 2 7- 3 6 一1 7 3 - 4 9 9 9 -3 - 3 9 - 4 99 9 5 1 5 9 - 25 68 - 24 6 - 4 3 7 2 -0 0 9 - 42 - 3 3 3 1 9 l O l 2 8 6 - 2 8 8 2l - 3 8 2- 3 l l 9 23 - 0 6 5 1l 1 8 5 - 2 7 3 -5 6 6 3 - 3 2 - 3 5 6 1 9 o 1 2 3 2 4 - 209 1 7 5 2 6 H6 2 4 6 3 7 5 l 3 3 8 O 一1 1 9 4 68 O 5 3 3 1 O 4 4l 1 4 2 2 9 一O 1 7 6 - 3 7 -2 4 9 2 4l 3 71 l 5 0 48 07 0 7 98 -5 5l 2 6l 1 8 7 l 6 一1 0 4 1 1 9 8 9 5 - 7 7 6 3 8 3 -0 6 5 l 7 一l 2 o 6 1 1 4 - 6 8l - 8 6l - 2 O 5 3 1 7 l 8 - 4 9 9 9 O 7 5 -4 9 9 9 - 7 6l - 3 9 9 6 -4 8 5 l 9 - 4 9 9 9 - 0 0 7 -4 9 9 9 - 5 2 4 - 4 9 9 9 -5 2 9 2 0 - 4 9 9 9 一1 0 9 4 9 9 9 -2 0 7 - 4 99 9 4 5l 2l 一 3l -3 9 一1 9 5 -3 0 1 9 1 0 9 - 2 37 2 - 2 6 6 2 2 -5 9 5 - 24l 6 1 2 3 - 3 9 1 9 5 - 0 0 9 23 7 4 2 - 22 7 5 9 O 4- 3 2 l 3 4 7 2 46 2 4 1 O 5 2 一1 63 9 4 2 3 58 1 46 7 4 2 7 保护判据将反映为内部故障， 保护可能误动。我们可以看保护 动作 电流 ( 表 1 ) ， 二次侧 电流最 大达 4 9 9 9 A， 有 可能 导致 C T 饱和 。 3 1 2 C T不同型号 引起 的误差 如差动保护各侧 C T采用型号不同， 其结构形式、 饱和特 性 、 励磁电流( 归算到同侧) 、 传变特性等也就不同。因此正常 运行情况下差动回路中产生的不平衡电流较大，有可能影响 差动保护 的正确动作 。 3 1 3 C T本身存在误差 差动保护两侧所用的电流互感器即使是型号相同、变 比 相同 其特性和剩磁也不可能完全相同， 因此 ， 正常运行时总 有不平衡电流流过差动继电器。铁芯饱和程度对不平衡电流 的影响十分明显， 而且随着一次电流的增大而显著增大， 因此 在外部故障时由于短路电流过大而使保护可能误动。 3 1 4 C T二次 回路接线错误 根据 差动保护原理 ，要使差动保护在正常 运行或外部故 GUANGXI DI ANYE 廑 它 景 障时不发生误动， 就要正确接入 C T二次回路接线， 使差动保 护两侧 C T的二次电流相位相差 1 8 0 C， 这样在保护区内动作 时两侧 C T的二次线电流相位相同， 流入差动回路中的电流为 两侧电流之和， 保护可靠动作， 而在正常运行或外部故障时， 差动回路流过的电流接近为零，保护不动作。由于人为的原 因， 在 C T二次回路接线时发生错误， 造成差动保护两侧 C T的 极性接错，正常运行时流入差动回路中的电流为两侧电流之 和， 但如果运行时一次侧负荷电流太小 ， 二次侧差动电流( 两 侧 电流和) 未到定值 ， 正常运行时差动保护也不会动作 ， 在外 部接地故障时由于短路电流极大， 造成差动保护误动。C T二 次回路接线错误还有可能是相序接错 ， 如一侧 C T接入保护装 置的 A、 C相电流回路接反， 另一侧电流回路接线正确的话 则 正常情况及保护区外故障的情况下，流过差动回路 B相的电 流为零 ，而流过差动 回路 A、 C相的电流却分别增大了x 3 倍，这样当保护区外发生短路故障时， C T将感应出较大的短 路电流， 流过差动回路的电流也随之增大 从而引起差动保护 误动作。值得注意的是， 即使变 比一样 ， 如果电流互感器二次 侧的测量级与保护级接错 ， 也可能引起保护误动， 这是因为计 量绕组铁芯设计时是保证在短路电流超过额定 电流的一定倍 数时， 要求铁芯饱和， 限制二次电流增长， 以保护仪表。而继电 保护绕组铁芯不饱和， 二次电流随短路电流相应增大， 以使继 电保护准确动作 ， 因此 ， 如果接错 ， 在发生外部短路故障时， 可 能导致由于 C T饱和而保护装置动作不正确， 计量仪表则可能 烧 坏。 3 1 5 差动保护二次电流回路有两点或多点接地方式 差动保护二次电流回路接地时， 各侧 C T的二次电流回路 必须只能通过一点接于地网。因为即使同一接地网络之间并 非绝对等电位面， 因而在不同点之间会出现电位差。当发生短 路故障时， 有较大的接地电流注入地网， 各点间可能会有较大 的电位差差值。如果差动保护二次电流回路在地网的不同点 同时接地， 在发生接地故障时， 不同接地点之间的电位差将在 电流线圈中产生极大的额外电流，产生的电流将流入保护装 置， 影响差动保护装置动作的准确性甚至使之误动。所以差动 保护电流的二次回路应在保护屏经端子排一点接地。 3 2现 象 分 析 经检查发现，短线差动保护所用的C T一侧位于电厂， 另 一 侧位于 5 0 0 k V来宾变电站，根据保护动作电流可画出差动 保护两侧的电流波形图， 见图 2 、 图 3 从故障波形分析， I 2 侧波形基本为正弦波，三相电流相序 正确， 初期 B相电流偏大， 可判定系统 B相有故障， 这与平来 I I 线 B相接地故障相吻合( 见图2 ) 。而 I l 侧电流很大， 三相电 流为同相位( 见图3 ) ， 此种情况在区内或区外故障时均不可能 2 0 0 7 1 0 、 1 1 ( 总 第 9 1 、 9 2 期 ) 圃 维普资讯 彦 审 景 交流与探讨 GUANG XIDI AN YE 图2 I 1侧波形( 变电站侧) 图3 I 2侧波形： ( 电厂侧) 发生，因此有可能是有电流串入该回路， 由 此推断差动保护二次回路上有两个或多个 接地点。 这是因为在区外发生接地故障时， 两接地点间将因地网通过短路电流而产生 电位差，此电位差将在电流线圈中产生极 大的额外电流， 叠加在 I 1 侧使得三相电流 同相位 由此引起保护的不正确动作。后经 检查发现该短线差动保护用的变电站侧 C T与电厂侧 C T二次回路上各有一接地 点。在经过对 比 I 1 侧及 I 2侧 C T 1 0 误 差 曲线和仔细检查两侧 C T的型号及二次回 路接线，并排除其他原因后 ，我们得出结 论： 本次差动误动的原因是 C T二次回路两 点接地。 4 结 束语 在电力系统中，二次回路对保障系统 安全运行起到非常重要的作用。系统正常 运行情况下， 为了保证人身和设备的安全 电力作业现场安全规程 规定电流互感器 二次回路的一个电气连接必须有一个可靠 的接地点。同时为了保证继电保护和自动 装置的正确工作， 要求电流回路一点接地。 因此，在技术监督及保护定检工作中要加 强这方面的检查工作。 ( 上接第 1 2 3页 ) 间是否等高，均要求其预偏并横线路水平位移前、后的铁塔 ( 或插入式角钢) 结构中心线交于中心桩处。此时， 在不同高程 的水平基面处， 预偏前 、 后的铁塔( 或插入式角钢 ) 结构中心点 ( 中心桩) 间存在着水平偏移。而预偏后的铁塔( 或插入式角 钢) 的定位安装需以位移后的铁塔( 或插入角钢) 结构中心线 为准进行。 6 2 在进行转角塔插入式角钢任何一个高程点( 面) 安装 定位时， 计算出此水平基面处预偏前 、 后的铁塔( 或插入式角 钢 ) 结构中心点间存在着的水平偏移 S ， 然后从中心桩沿横线 路角平分线水平位移 S订立此点的安装定位桩 ，以此桩和此 圃 2 0 0 7 1 0 、