試析繼電保護(hù)裝置異常運(yùn)行的有效對(duì)策

盧詠梅

0 引言

繼電保護(hù)動(dòng)作正確率的高低，是反映繼電保護(hù)工作好壞程度的一個(gè)方面。每當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，首先作出反應(yīng)的是繼電保護(hù)裝置，而繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作，都會(huì)給電力系統(tǒng)造成或多或少的損失。電力系統(tǒng)中很多重大事故，往往都是由于繼電保護(hù)的不正確動(dòng)作，將事故擴(kuò)大為系統(tǒng)瓦解、大面積停電和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。所以，及時(shí)查明繼電保護(hù)裝置不正確動(dòng)作的原因，提出改進(jìn)措施，是避免保護(hù)裝置多次重復(fù)誤動(dòng)的關(guān)鍵所在。

1 科學(xué)客觀地分析并找出不正確動(dòng)作的原因

2010年7月31日，某發(fā)電廠300 MW機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)為：P=300 MW，Q=160 Mvar，Ic=9 850 A，主變壓器20 kV側(cè)二次電流I1=3.27 A（變壓器額定二次電流It.n=3.56 A），主變壓器差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流Id.op.min=0.5It.n=1.8 A，制動(dòng)系數(shù)斜率Kres=0.5，拐點(diǎn)電流Ires.min=0.8It.n=2.8 A。

主變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行中突然動(dòng)作至全停，根據(jù)當(dāng)時(shí)狀況，一次系統(tǒng)無(wú)任何擾動(dòng)，經(jīng)檢查微機(jī)差動(dòng)保護(hù)（WFB-01型）正常，整定值正確。檢查TA二次電流回路連接良好，確定縱差動(dòng)保護(hù)是無(wú)故障誤動(dòng)作，但當(dāng)時(shí)誤動(dòng)原因暫時(shí)不明，系統(tǒng)急于用電，由于該機(jī)組配有雙重化主保護(hù)，于是決定暫將誤動(dòng)的變壓器縱差動(dòng)保護(hù)由跳閘改為動(dòng)作信號(hào)，發(fā)電機(jī)組繼續(xù)并網(wǎng)運(yùn)行。

運(yùn)行后自7月31日至8月11日短短11天，該差動(dòng)保護(hù)又先后發(fā)生多達(dá)數(shù)十次誤動(dòng)作（由于該保護(hù)已暫時(shí)退出，所以未造成跳閘停機(jī)），且每次動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作電流均在2 A左右（動(dòng)作時(shí)差動(dòng)電流均超過(guò)整定值），最后差動(dòng)保護(hù)由瞬時(shí)動(dòng)作轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)動(dòng)作。這是進(jìn)一步檢查差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因的大好時(shí)機(jī)，于是檢測(cè)動(dòng)作的差動(dòng)保護(hù)回路各點(diǎn)電流。經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有明顯振動(dòng)，特別是TA接線端子不銹鋼罩殼和電纜絕緣之間也有不停的振動(dòng)和摩擦，并發(fā)現(xiàn)不銹鋼罩殼和電纜絕緣接觸處有磨損的絕緣粉末，且多芯電纜絕緣已有不同程度的磨損。由于當(dāng)時(shí)機(jī)組在運(yùn)行中，同一電纜絕緣磨損處還有其他差動(dòng)保護(hù)用的電纜，但已可肯定主變壓器差動(dòng)誤動(dòng)原因就是TA的B相電纜在點(diǎn)R處接地造成的。后進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，同類型的TA（上?；ジ衅鲝S生產(chǎn)的封閉母線套筒TA）在同一部位的其他各相也存在多處將TA二次電纜絕緣磨破的缺陷（不久其他兄弟廠也多次發(fā)生同類型機(jī)組類似的故障和缺陷）。后在機(jī)組小修時(shí)對(duì)此缺陷進(jìn)行較為徹底的改進(jìn)：（1）更換多根絕緣損壞的二次電纜。（2）對(duì)封閉母線及振動(dòng)的TA進(jìn)行加固以減小振動(dòng)源的振動(dòng)。（3）將上?；ジ衅鲝S生產(chǎn)的封閉母線套筒TA接線端子不銹鋼罩殼拆除，更換為與電纜絕緣線無(wú)接觸的絕緣罩殼。自此，設(shè)備運(yùn)行正常。

2 改進(jìn)措施（改進(jìn)方案）與對(duì)策

上述實(shí)例說(shuō)明，一旦保護(hù)裝置動(dòng)作：（1）首先分析其動(dòng)作行為是否正確。（2）如果為不正確動(dòng)作，應(yīng)分析和找出誤動(dòng)和拒動(dòng)的原因。（3）當(dāng)原因暫時(shí)不明時(shí)，權(quán)衡利弊，決定誤動(dòng)保護(hù)是否暫時(shí)退出投跳（有雙重化保護(hù)或該保護(hù)功能的被保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)故障概率很小時(shí)，如發(fā)電機(jī)匝間短路保護(hù)，可以考慮在查明原因前暫時(shí)由投跳閘改為投信號(hào)），待查明真實(shí)的不正確動(dòng)作原因，并消除隱患或改進(jìn)后再投入跳閘。

2.1 防止差動(dòng)保護(hù)重復(fù)多次誤動(dòng)事例的措施

在上面的例子中，在未查明該差動(dòng)保護(hù)不正確動(dòng)作的原因前，將其由跳閘改為信號(hào)（因有雙重化保護(hù)，這樣處理仍不失主保護(hù)），然后在運(yùn)行中雖多次誤動(dòng)而未跳閘停機(jī)，卻始終未停止分析和尋找保護(hù)誤動(dòng)原因，在短期內(nèi)終于找出是TA二次B相電纜絕緣磨破接地，造成主變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，并徹底消除隱患后投入跳閘，通過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)并消除多處類似的缺陷和隱患，這才避免了該機(jī)組因運(yùn)行中差動(dòng)保護(hù)多次誤動(dòng)而導(dǎo)致的停機(jī)事故。

2.2 防止發(fā)電機(jī)定子繞組三次諧波單相接地保護(hù)多次誤動(dòng)事例的措施

某發(fā)電廠2008年第一次發(fā)生發(fā)電機(jī)定子繞組三次諧波單相接地保護(hù)無(wú)故障誤動(dòng)跳閘停機(jī)，在未找到原因時(shí)仍然將該保護(hù)投入跳閘，不久又出現(xiàn)相同情況的誤動(dòng)跳閘停機(jī)。類似的情況在其他發(fā)電廠也頻頻發(fā)生，直至形成共識(shí)后才采取以下措施：

（1）將發(fā)電機(jī)定子繞組三次諧波單相接地保護(hù)由跳閘改為發(fā)信號(hào)。

（2）加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)至接地點(diǎn)之間各部件的導(dǎo)電體（如接地變壓器的連接螺絲、接地開(kāi)關(guān)的動(dòng)靜觸點(diǎn)及其他連接導(dǎo)電體）的監(jiān)視和檢查。

2.3 防止發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路縱向基波零序過(guò)電壓保護(hù)多次誤動(dòng)事例的措施

（1）一旦該保護(hù)誤動(dòng)，如原因暫時(shí)不明，由于發(fā)電機(jī)匝間短路概率較小，可暫時(shí)停用該保護(hù)，待查明原因并消除隱患后再投入跳閘。

（2）加強(qiáng)對(duì)專用TV的監(jiān)視、檢驗(yàn)，防止專用TV匝間短路。

（3）將該保護(hù)加以改進(jìn)。增加負(fù)序功率方向閉鎖，負(fù)序功率流向發(fā)電機(jī)內(nèi)部時(shí)閉鎖縱向基波零序過(guò)電壓保護(hù)，負(fù)序功率流向母線時(shí)開(kāi)放縱向基波零序過(guò)電壓保護(hù)，或采用其他的防止區(qū)外短路誤動(dòng)的措施。

（4）縱向基波零序過(guò)電壓保護(hù)整定值。應(yīng)根據(jù)在不同負(fù)荷時(shí)反復(fù)測(cè)量的發(fā)電機(jī)最大縱向不平電壓U01.unb.max，計(jì)算靈敏段動(dòng)作電壓整定值 U01.op.I=（1.5～2）U01.unb.max。

（5）研制和采用新型動(dòng)作判據(jù)的發(fā)電機(jī)匝間短路故障保護(hù)。

2.4 防止廠用系統(tǒng)單相接地保護(hù)多次誤動(dòng)作實(shí)例的措施

（1）及時(shí)查明零序電流互感器TAO安裝接線錯(cuò)誤造成誤動(dòng)原因。

（2）零序電流互感器的安裝和接線應(yīng)正確，即電纜中性線或電纜屏蔽接地線均應(yīng)先絕緣，后回穿，再接地，屏蔽接地線回穿時(shí)應(yīng)與電纜所安裝的零序電流互感器上線路一一對(duì)應(yīng)，不能張冠李戴。

（3）舉一反三，尋找、消除其他設(shè)備類似的隱患，避免類似事故多次重復(fù)發(fā)生。

2.5 防止主變壓器220 kV側(cè)穿墻套管折斷引發(fā)全廠停電的措施

某發(fā)電廠1臺(tái)主變壓器220 kV側(cè)B相穿墻套管因故折斷，但未接地（相當(dāng)兩相運(yùn)行），1號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)（經(jīng)檢查得知，這次差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作是正確的，不屬于拒動(dòng)），造成1號(hào)主變壓器零序過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，先后跳開(kāi)5臺(tái)主變壓器，造成全廠停電事故，這是保護(hù)配置上的錯(cuò)誤。其改進(jìn)措施：

（1）主變壓器加裝中性點(diǎn)直接接地的零序過(guò)電流保護(hù)，動(dòng)作于斷開(kāi)被保護(hù)的主變壓器斷路器。

（2）加裝中性點(diǎn)間隙接地零序過(guò)電流、零序過(guò)電壓保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間為0.3～0.4 s，動(dòng)作于斷開(kāi)被保護(hù)的主變壓器斷路器，是避免類似事故發(fā)生的關(guān)鍵。

2.6 防止導(dǎo)納型轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤動(dòng)的措施

為使導(dǎo)納型轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)正確工作，應(yīng)保證測(cè)量軸電刷與轉(zhuǎn)子大軸間的接觸電阻為△Rx＜50Ω，為此，應(yīng)增加測(cè)量軸電刷與轉(zhuǎn)子大軸之間的壓力，定期清除油污，定期更換測(cè)量軸電刷，增設(shè)一對(duì)電刷（與原位置相差90°），防止電刷和刷架發(fā)生共振。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，它能否正常運(yùn)行直接影響著整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。基于此，對(duì)于相關(guān)的維護(hù)工作人員來(lái)說(shuō)，其首要工作之一就是及時(shí)有效地做好設(shè)備檢查維護(hù)工作，研究并應(yīng)用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)新設(shè)備，不斷提高繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］蔡敏，趙嚴(yán)風(fēng)，王友懷.繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置運(yùn)行情況分析［J］.湖北電力，2006（S1）

［2］張凱，李紫冰.對(duì)繼電保護(hù)故障的探討［J］.民營(yíng)科技，2010（5）