一起兩段式重漏電保護越級動作跳閘事件研究

孫帥 施昶

【摘 要】本文介紹了一起核電廠供電系統(tǒng)中大電流接地故障造成漏電保護越級動作，擴大供電系統(tǒng)失電范圍的事件。簡介核電廠供電系統(tǒng)中常用的兩段式漏電保護器，分析本次越級跳閘的根本原因，排查同類同型設(shè)備，進行定值核算與設(shè)置，提出防越級保護跳閘的處理方案，避免再次發(fā)生此類擴大停電事故范圍的事件發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】剩余電流保護器;電流互感器;絕緣故障;接地保護

引言

供電系統(tǒng)在核電廠中占有重要地位，核電廠電氣系統(tǒng)的特點是供電負荷多，下游供電設(shè)備運行環(huán)境差異較大。在單點事故發(fā)生時，需要通過供電系統(tǒng)各級保護來切除事故電源，如果多級開關(guān)跳閘的次序不能按照整定值和延時觸發(fā)保護動作，會造成供電系統(tǒng)停電面積擴大，導(dǎo)致更多負荷失電，產(chǎn)生安全和生產(chǎn)隱患。若引發(fā)重要負荷失電，可能導(dǎo)致嚴重的停機停堆事故，本文從一起越級跳閘事件入手，介紹問題的查找方式及處理思路。

1漏電保護器概述

1.1進線開關(guān)兩段式漏電保護器

本文介紹的兩段式漏電保護器，即下文越級誤動作繼電器，型號為日本光商工株式會社 LEG-193LS-DC重漏電型繼電器，靈敏度電流給定值：1.0-2.0-4.5-10-20A，停滯電流：0.5-1.0-2.25-105-10A;額定工作給定值：0.3-0.5-1.0-1.5-2.0S;慣性停滯時間：0.1-0.3-0.5-0.7-1.0S，電流公差容許：51-100%，該型號漏電保護器保護監(jiān)測功能全面、保護及測量精度高，通常用于核電站，此前兩段式漏保繼電器一直由國外公司壟斷，價格昂貴，供貨周期長，近年來才被國產(chǎn)化技術(shù)攻克。

1.2饋電開關(guān)漏電保護器

本文介紹的次一級漏電保護器，型號為RESYS M40安裝于負荷開關(guān)，能夠快速識別絕緣故障，提高配電網(wǎng)的運行能力，預(yù)防意外供電中斷及其所導(dǎo)致的生產(chǎn)損失通過均方根值測量避免了重復(fù)隨機性跳閘動作。該繼電器具有2個報警繼電器，一個用作報警繼電器，一個作為預(yù)報警（50% IΔn）繼電器，其靈敏度可調(diào)范圍0.03-30A，延時可調(diào)0-10秒，實時對零序互感器線圈連接進行檢測。

2越級跳閘事件概述及原因分析

2.1事件概述

某日生產(chǎn)外圍廠房區(qū)域發(fā)生X段380V交流母線低電壓報警，導(dǎo)致該列供電系統(tǒng)母線失電，下游設(shè)備全部失電。經(jīng)排查上游6kV開關(guān)保護正常，在6kV開關(guān)側(cè)測量X段變壓器高壓側(cè)母線絕緣正常。經(jīng)繼續(xù)檢查定位到下游負荷F子項電源供電電纜接地，該負荷對應(yīng)的抽屜開關(guān)內(nèi)漏電保護設(shè)定值為漏電電流5A，延時4s動作（定值手冊要求為1A，0.8s），而母線進線漏電保護繼電器漏電保護二段（重漏電，動作于跳閘）設(shè)定值為電流4.5A（互感器變比為100：1），延時1.5s動作，由于下游電纜發(fā)生金屬性接地時電流可能超過母線進線重漏電電流定值，而下級漏電保護延時比上級延時長，從而越級導(dǎo)致6kV進線開關(guān)跳閘，在檢查變壓器低壓側(cè)母線搖絕緣正常后，切除故障負荷開關(guān)，恢復(fù)母線供電，恢復(fù)下游設(shè)備供電。

2.1原因分析

我廠生產(chǎn)外圍廠房 380V交流母線進線配置漏電保護繼電器，重漏電保護動作于跳上游6kV開關(guān);核島380V系統(tǒng)母線進線配置綜合保護裝置，其接地保護II段動作于跳上游6kV開關(guān);常規(guī)島380V系統(tǒng)母線在干式變低壓側(cè)配置零序電流互感器，由上游6kV開關(guān)配置綜合保護裝置接地保護II段動作于跳本開關(guān)。

漏電保護裝置動作時間的整定原則：為使漏電保護裝置不發(fā)生越級動作，除上下級保護動作電流值要相互匹配外，其動作時間也應(yīng)相互協(xié)調(diào)匹配，即上一級保護的動作時間應(yīng)比下一級保護的動作時間長，且需考慮繼電器動作誤差，保證一定級差Δt值以期可靠配合。

3整定值核算及整改措施

3.1整定值核算

通過對我廠99個380V配電盤進行了定值核對工作，已完成46個配電盤的現(xiàn)場定值核對，對現(xiàn)有定值手冊篩查了配電盤抽屜漏電保護動作時間與上游漏電保護延時的配合情況。共發(fā)現(xiàn)19個配電盤上下游漏電保護延時時間不匹配，有越級跳閘風(fēng)險。通過以上排查工作，發(fā)現(xiàn)以下幾類問題：

1）設(shè)計院提供的BOP定值手冊中母線進線接地保護繼電器II段定值動作于瞬時跳閘，而下游部分負荷接地保護延時為0.8s和0.5s，在下游發(fā)生較為嚴重接地故障如金屬性接地時存在無法與下游負荷接地保護配合從而導(dǎo)致越級跳閘的隱患;

2）定值手冊中定值統(tǒng)計不全面，部分系統(tǒng)無定值手冊;

3）我廠多個系統(tǒng)定值手冊存在定值設(shè)置不合理，上下級接地保護設(shè)置無法配合失去選擇性的情況，有可能造成越級跳閘事件;

4）現(xiàn)場存在設(shè)定值與定值手冊不匹配的情況。

3.2整改措施

目前發(fā)現(xiàn)設(shè)計院提供的定值上下級配合級差時間值不合理，存在失配隱患，通過設(shè)計澄清，制定合理的定值標準，對已篩選出的存在越級跳閘風(fēng)險的配電系統(tǒng)進行定值修訂及修改，保證上下級選擇性配合。根據(jù)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的情況，將整改措施分為以下三類：

1）對母線的兩段式漏電故障繼電器（型號為LEG-193LS）001XI的二段整定值進行修改，修改為“4.5A，0.5s”。（只修改漏電保護繼電器的延時設(shè)定值，繼電器的動作值不需修改）;定值修改后對兩段式漏電故障繼電器進行校驗。

2）對饋電開關(guān)的漏電保護繼電器（型號RESYS M40）001XI 上原設(shè)定整定值進行修改，修改為“1A，0.3s”。（只修改漏電保護繼電器的延時設(shè)定值，繼電器的動作值不需修改）;定值修改后對漏電保護繼電器進行校驗;

3）對存在分配電盤（且分盤有大功率電動機）的380V配電系統(tǒng)，001TB上給002TB的供電抽屜漏電保護繼電器修改為“1A，0.8s”。（只修改漏電保護繼電器的延時設(shè)定值，繼電器的動作值不需修改）;定值修改后對漏電保護繼電器進行校驗;

4）對電動機單相接地保護延時t0（型號LM210）001XS上原設(shè)定整定值進行修改，修改為“0.4s”;定值修改后對電動機單相接地保護延時t0進行校驗

4結(jié)束語

本文從一個嚴重的越級停電事件出發(fā)，查找問題原因并分析原理，而后提出經(jīng)驗反饋和同類同型設(shè)備定值的排查方案，排除了廠內(nèi)可能存在的越級跳閘隱患，減少越級跳閘帶來的負荷失電損失，提高了供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行能力。

作者簡介：

孫帥（1989.07-），男，漢族，河南省三門峽市，大學(xué)本科，研究方向：核電廠電氣維修。

施昶（1989.11.12），男，漢族，河南省周口市，大學(xué)本科，研究方向：核電廠電氣維修。

（作者單位：海南核電有限公司）