两点接地引起的差动误动

两点接地引起的保护误动两点接地引起的保护误动 摘要摘要 文章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 关键词关键词 两点接地 保护误动 原因与分析 1 1 引言引言 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 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 2 事件经过事件经过 2 2 1 1 概况概况 来宾电厂始建于 1987 年 1 月 现安装两台 135MW 机组 两台机组分别于 1989 年 3 月和 1990 年 1 月相继投产发电 2 台机组均采用发电机 变压器 线路 组接线方式接入来宾 500kV 变电所 220kV 配电装置 发变组保护采用国电南自 的 GZFB W371 型微机保护 2001 年投入运行 2 2 2 2 故障经过故障经过 来宾电厂 2 机 2 主变运行中 220kV 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 6kV 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 220kV 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 等信号 2 2 3 3 差动原理简单介绍差动原理简单介绍 差动保护是用某种通信通道将电气设备两端的保护装置纵向联接起来 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 IM IN 0 继电器不动作 区内故障时 IM IN 0 继电器动作于跳闸 差动保护其特点为在保护范围内部故障时 反 映于故障点的总电流而动作 3 3 检查情况及分析 检查情况及分析 220kV 短线差动动作后 该厂立即组织有关技术人员对主变 220kV 出线短 线差动保护范围内的一次及二次设备进行了认真检查 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 经了 解 在电厂短引线差动保护动作的同时 500kV 平来 II 线距来宾 500kV 变电站 22 55 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 机组重新投入运行 未再发生发变组短线差动保护 M I N I 动作 发变组保护动作电流见表 1 表 1 保护动作电流 单位 A I1aI2aI1bI2bI1cI2c 12 41 2 461 39 1 44 3 173 00 21 41 1 514 10 4 10 2 612 41 30 41 0 586 86 6 88 0 970 75 4 0 310 078 95 9 081 26 1 51 5 0 630 219 52 9 933 34 3 83 6 1 41 0 171 02 9 13 2 75 5 54 7 11 15 0 92 37 49 6 71 38 62 6 03 8 27 36 1 73 49 99 3 39 49 99 5 15 9 25 68 2 46 43 72 0 09 42 33 3 19 10 12 86 2 88 21 382 31 19 23 0 65 11 1 85 2 73 5 663 32 3 561 90 123 24 2 091 752 662 463 75 133 80 1 194 680 533 104 41 142 29 0 176 37 2 492 413 71 150 480 707 98 5 512 611 87 16 1 041 198 95 7 763 83 0 65 17 12 061 14 6 81 8 61 2 05 3 17 18 49 990 75 49 99 7 61 39 96 4 85 19 49 99 0 07 49 99 5 24 49 99 5 29 20 49 99 1 09 49 99 2 07 49 99 4 51 21 31 39 1 95 30 191 09 23 72 2 66 22 5 95 2 41 6 123 391 95 0 09 237 42 2 275 904 3213 472 46 2410 52 1 639 423 5814 674 27 3 3 1 1 理论分析 理论分析 根据 2 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 CT 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 1 二次侧负载在流过短路电流下不能满足 CT10 误差曲线的要求 如果不满足 CT 的 10 误差曲线要求 由于 CT 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 CT 饱和 由于正常时一次 侧的电流通过 CT 传变到二次是平衡的 当某个 CT 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 49 99A 有可能导致 CT 饱和 2 CT 不同型号引起的误差 如差动保护各侧 CT 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 CT 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 4 CT 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障时不发生误动 就要正确接入 CT 二次回路接线 使差动保护两侧 CT 的二次电流相位相差 180 这样在保护区内动作时两侧 CT 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 CT 二次回路接线 时发生错误 造成差动保护两侧 CT 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 就会造成差动保护误动 CT 二次回路接线错误还有可能 是相序接错 如一侧 CT 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 3 倍 这样当保护 区外发生短路故障时 CT 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 CT 饱和而保护装置动作不正确 计量仪表则可能烧坏 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 CT 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 有会出现电位差 当发生短路故障时 有较大的接地电流注入地网时 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 3 2 2 现象分析 现象分析 经检查发现 短线差动保护所用的 CT 一侧位于电厂 另一侧位于 500kV 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 1 图 2 波形图 60 50 40 30 20 10 0 10 20 a b c 图 1 I1 侧波形 变电站侧 12 10 8 6 4 2 0 2 4 6 a b c 图 2 I2 侧波形 电厂侧 从故障波形分析 I2 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 II 线 B 相接地故障相吻合 见图 1 而 I1 侧电流很大 三相电流为同相位 见图 2 此种情况在区内或区外故障时均 不可能发生 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 I1 侧使得三相电流同相位 由此引起保