试析继电保护装置异常运行的有效对策

卢咏梅

0 引言

继电保护动作正确率的高低，是反映继电保护工作好坏程度的一个方面。每当设备发生故障或异常运行时，首先作出反应的是继电保护装置，而继电保护装置的误动作和拒动作，都会给电力系统造成或多或少的损失。电力系统中很多重大事故，往往都是由于继电保护的不正确动作，将事故扩大为系统瓦解、大面积停电和设备严重损坏。所以，及时查明继电保护装置不正确动作的原因，提出改进措施，是避免保护装置多次重复误动的关键所在。

1 科学客观地分析并找出不正确动作的原因

2010年7月31日，某发电厂300 MW机组的运行参数为：P=300 MW，Q=160 Mvar，Ic=9 850 A，主变压器20 kV侧二次电流I1=3.27 A（变压器额定二次电流It.n=3.56 A），主变压器差动保护最小动作电流Id.op.min=0.5It.n=1.8 A，制动系数斜率Kres=0.5，拐点电流Ires.min=0.8It.n=2.8 A。

主变压器差动保护运行中突然动作至全停，根据当时状况，一次系统无任何扰动，经检查微机差动保护（WFB-01型）正常，整定值正确。检查TA二次电流回路连接良好，确定纵差动保护是无故障误动作，但当时误动原因暂时不明，系统急于用电，由于该机组配有双重化主保护，于是决定暂将误动的变压器纵差动保护由跳闸改为动作信号，发电机组继续并网运行。

运行后自7月31日至8月11日短短11天，该差动保护又先后发生多达数十次误动作（由于该保护已暂时退出，所以未造成跳闸停机），且每次动作时，动作电流均在2 A左右（动作时差动电流均超过整定值），最后差动保护由瞬时动作转为稳态动作。这是进一步检查差动保护误动作原因的大好时机，于是检测动作的差动保护回路各点电流。经仔细检查发现现场设备有明显振动，特别是TA接线端子不锈钢罩壳和电缆绝缘之间也有不停的振动和摩擦，并发现不锈钢罩壳和电缆绝缘接触处有磨损的绝缘粉末，且多芯电缆绝缘已有不同程度的磨损。由于当时机组在运行中，同一电缆绝缘磨损处还有其他差动保护用的电缆，但已可肯定主变压器差动误动原因就是TA的B相电缆在点R处接地造成的。后进一步检查发现，同类型的TA（上海互感器厂生产的封闭母线套筒TA）在同一部位的其他各相也存在多处将TA二次电缆绝缘磨破的缺陷（不久其他兄弟厂也多次发生同类型机组类似的故障和缺陷）。后在机组小修时对此缺陷进行较为彻底的改进：（1）更换多根绝缘损坏的二次电缆。（2）对封闭母线及振动的TA进行加固以减小振动源的振动。（3）将上海互感器厂生产的封闭母线套筒TA接线端子不锈钢罩壳拆除，更换为与电缆绝缘线无接触的绝缘罩壳。自此，设备运行正常。

2 改进措施（改进方案）与对策

上述实例说明，一旦保护装置动作：（1）首先分析其动作行为是否正确。（2）如果为不正确动作，应分析和找出误动和拒动的原因。（3）当原因暂时不明时，权衡利弊，决定误动保护是否暂时退出投跳（有双重化保护或该保护功能的被保护设备出现故障概率很小时，如发电机匝间短路保护，可以考虑在查明原因前暂时由投跳闸改为投信号），待查明真实的不正确动作原因，并消除隐患或改进后再投入跳闸。

2.1 防止差动保护重复多次误动事例的措施

在上面的例子中，在未查明该差动保护不正确动作的原因前，将其由跳闸改为信号（因有双重化保护，这样处理仍不失主保护），然后在运行中虽多次误动而未跳闸停机，却始终未停止分析和寻找保护误动原因，在短期内终于找出是TA二次B相电缆绝缘磨破接地，造成主变压器差动保护误动，并彻底消除隐患后投入跳闸，通过检测，发现并消除多处类似的缺陷和隐患，这才避免了该机组因运行中差动保护多次误动而导致的停机事故。

2.2 防止发电机定子绕组三次谐波单相接地保护多次误动事例的措施

某发电厂2008年第一次发生发电机定子绕组三次谐波单相接地保护无故障误动跳闸停机，在未找到原因时仍然将该保护投入跳闸，不久又出现相同情况的误动跳闸停机。类似的情况在其他发电厂也频频发生，直至形成共识后才采取以下措施：

（1）将发电机定子绕组三次谐波单相接地保护由跳闸改为发信号。

（2）加强对发电机中性点至接地点之间各部件的导电体（如接地变压器的连接螺丝、接地开关的动静触点及其他连接导电体）的监视和检查。

2.3 防止发电机定子绕组匝间短路纵向基波零序过电压保护多次误动事例的措施

（1）一旦该保护误动，如原因暂时不明，由于发电机匝间短路概率较小，可暂时停用该保护，待查明原因并消除隐患后再投入跳闸。

（2）加强对专用TV的监视、检验，防止专用TV匝间短路。

（3）将该保护加以改进。增加负序功率方向闭锁，负序功率流向发电机内部时闭锁纵向基波零序过电压保护，负序功率流向母线时开放纵向基波零序过电压保护，或采用其他的防止区外短路误动的措施。

（4）纵向基波零序过电压保护整定值。应根据在不同负荷时反复测量的发电机最大纵向不平电压U01.unb.max，计算灵敏段动作电压整定值 U01.op.I=（1.5～2）U01.unb.max。

（5）研制和采用新型动作判据的发电机匝间短路故障保护。

2.4 防止厂用系统单相接地保护多次误动作实例的措施

（1）及时查明零序电流互感器TAO安装接线错误造成误动原因。

（2）零序电流互感器的安装和接线应正确，即电缆中性线或电缆屏蔽接地线均应先绝缘，后回穿，再接地，屏蔽接地线回穿时应与电缆所安装的零序电流互感器上线路一一对应，不能张冠李戴。

（3）举一反三，寻找、消除其他设备类似的隐患，避免类似事故多次重复发生。

2.5 防止主变压器220 kV侧穿墙套管折断引发全厂停电的措施

某发电厂1台主变压器220 kV侧B相穿墙套管因故折断，但未接地（相当两相运行），1号主变压器差动保护拒动（经检查得知，这次差动保护的动作是正确的，不属于拒动），造成1号主变压器零序过电流保护动作，先后跳开5台主变压器，造成全厂停电事故，这是保护配置上的错误。其改进措施：

（1）主变压器加装中性点直接接地的零序过电流保护，动作于断开被保护的主变压器断路器。

（2）加装中性点间隙接地零序过电流、零序过电压保护，动作时间为0.3～0.4 s，动作于断开被保护的主变压器断路器，是避免类似事故发生的关键。

2.6 防止导纳型转子一点接地保护误动的措施

为使导纳型转子一点接地保护正确工作，应保证测量轴电刷与转子大轴间的接触电阻为△Rx＜50Ω，为此，应增加测量轴电刷与转子大轴之间的压力，定期清除油污，定期更换测量轴电刷，增设一对电刷（与原位置相差90°），防止电刷和刷架发生共振。

3 结语

综上所述，继电保护装置是电力系统中的重要组成部分，它能否正常运行直接影响着整个电网的安全稳定运行。基于此，对于相关的维护工作人员来说，其首要工作之一就是及时有效地做好设备检查维护工作，研究并应用新技术，开发新设备，不断提高继电保护装置动作的准确性，确保电力系统的安全稳定运行。

［1］蔡敏，赵严风，王友怀.继电保护及安全自动装置运行情况分析［J］.湖北电力，2006（S1）

［2］张凯，李紫冰.对继电保护故障的探讨［J］.民营科技，2010（5）