四平热电公司66kV母差保护跳闸原因分析

于金

摘 要：文章针对四平热电厂66 kV母线跳闸事件进行了分析，提出了带负荷进行向量测量在现场实际工作的局限性，只有彻底的回路检查才能发现问题，同时提出自耦变形式的中间变流器容易出现接线错误，工作中应特别注意。

关键词：差动保护；带负荷测量；差流；中间变流器

中图分类号：U224.2+7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0129-01

1 设备情况简介

四平热电厂66 kV母线采用双母线接线，母联兼旁路形式，除1、2、3号发电机外还有6条线路和高备变接入母线。其中3号发电机出口是三卷变，正常方式向220 kV系统供电，不与66 kV系统联系。

1.1 故障前系统运行情况

故障前系统运行情况：1、2号发电机分别经1631、2631开关接至66 kV北、南母线，热中甲，热海甲，热平甲线接至北母线，热中乙，热海乙，热平乙接至南母线，6300开关做母联运行，南、北母线经6300开关环并。

1.2 保护情况

66 kV母线保护采用比相式母差保护，由差动元件和比相元件构成。差动元件采用BCH-2/型差动继电器，比相元件采用LXB-1A电流比相继电器。此外还有低电压闭锁和电流断线闭锁元件用于闭锁母线保护。差动定值为10 A，低电压定值65 V，电流断线闭锁定值0.5 A。电流互感器变比1500/5，电压互感器变比66/0.1。

2 故障过程

2002年4月16日早，母差保护动作，母线上所有元件均跳闸。运行人员和继电班立即到现场检查，发现母差保护屏XJL、XJI、XJII信号继电器掉牌，“母差保护动作”光字牌亮，同时在开关场没有发现故障点。当时母差保护投无选择位置。由于一次设备未发现异常，也没有发现故障点，怀疑是保护误动做，请示总工同意后恢复送电，系统恢复正常的运行方式。

3 检查过程

①在系统恢复正常后，首先在母差保护屏测量了母差保护的差流：A310：45 mA，C310：45 mA，N310：40 mA。

②在开关场各设备端子箱处测量各设备310（母差电流编号）电流相位和幅值，由于开关场各设备端子箱间距离较远，所以选择油泵电源作为参考量以获得同一基准值。

测量结果如下：

#1主变：

A310：1.1 A，146 ℃、C310：1.09 A，25 ℃、N310：266 ℃

2主变：

A310：0.7 A，144 ℃、C310：0.4 A，27 ℃、N310：266 ℃

母联开关：

A421：0.2 A，341 ℃、C421：0.2 A，221 ℃、N421：99 ℃

热平甲线：

A310：0.41 A，343 ℃、C310：0.4 A，215 ℃、N310：91 ℃

热平乙线：

A310：0.47 A，340 ℃、C310：0.46 A，211 ℃、N310：93 ℃

③通过对上面数据的分析可以看出，1、2号发电机为电源，其电流相位与各负荷线相位相反，说明差动回路电流相位正确。各电流回路的电流幅值也和一次设备电流基本对应，由于测试时间较长，虽然运行人员尽力保证机组工况和负荷的稳定，但是也不能排除测试过程中的机组工况和负荷变动的影响，所以说以上数据还不能认为是同一时间的精确测量，不能用来对电流的幅值进行量的比较，还不能因此保证差流回路没有任何问题，但至少能说没有接错极性等大的错误。

④由于带负荷测量没有发现问题，同时电业局方面说热海乙线4月16日发生过短路，所以怀疑热海乙线电流回路存在错误导致差动保护区外故障误动作的可能性很大，决定热海乙线停电仔细检查其电流互感器及差动电流回路。4月17日热海乙线停电检查。

热海乙线电流互感器变比为600/5，差动电流回路接有中间变流器，变比为5/2，这样折算到母差保护屏的变比为1 500/5。

首先进行了电流互感器的试验，试验时为了能取得更加准确的结果，采用大电流发生器做变比试验，一次加600 A，二次电流测得5 A，测得变比完全正确。随后进行的极性，伏安特性，绝缘和二次负担试验结果都正确，没有发现任何问题。

然后进行了中间变流器的试验，在进行到A相中间变流器变比试验时发现变比不对，起初怀疑是中间变流器损坏，可是在拆除二次线后测量变比却正确，原来问题出在二次接线上。结论是由于中间变流器接线错误导致实际变比与设计变比不符，而在以前定检时测变比时都是拆开接线进行的，所以这一问题没能及时发现。

⑤保护定值存在的问题。原一次定值为1 500 A，是由电业局试验所于1997年5月27日下发的（母差保护定值由电业局计算）。我们对其进行了重新核算，与原定值有较大差别。

母差保护定值整定原则主要考虑要躲过外部最大短路电流，防止在外部短路时误动。取#1、2机运行，热平甲乙线运行，66 kV线路出口三相短路电流（最大外部短路电流）为11 438 A，则：

Idz=Kk（Fi+Fi'）Idmax=1.5（0.1+0.05）11 438=2 573 A

Kk为可靠系数，取1.5。

Fi为CT误差取0.05～0.1。

Fi'为中间变流器误差，取0.05。

Idmax为最大穿越性故障电流。

可以看出，新算的定值为2 573，与原定值1 500相差很大。考虑到1997年5月时四平热电厂只有1台机运行，所以该定值应该是按照1台机运行整定的，没有根据四平热电厂的实际情况及时修改。由于定值较低，可能在外部故障时躲不过不平衡电流，造成母差保护在区外故障时误动做。

我们将这一情况及时通知了电业局，后者又重新下发了定值通知单，将母差保护的定值改到了3 000 A/10 A。

4 检查结论

从上面的检查过程可以看出，母差保护误动作有两个原因。4.1 变流器接线错误

热海乙线差电流回路用中间变流器接线错误，导致变比错误，将变比从1 500/5变成了600/5。当热海乙线线路发生短路故障时，巨大的短路电流流过热海乙线，由于变比错误导致不平衡电流增大，达到动作值引起母线差动保护误动作。

4.2 母差保护定值低，不能躲过外部故障的不平衡电流

母差保护定值低，不能躲过外部故障的不平衡电流是保护误动的一个重要原因。尤其当热海乙线变比错误，导致故障时不平衡电流增大，较低的定值更是无法躲过不平衡电流，于是就发生了保护误动作的情况。

5 教训及防范措施

①从母差保护的带负荷测差流过程可以看出，由于负荷电流比较小，相应的反映在二次的电流就更小了，再加上测试过程中负荷电流变动的影响，所以一些小的错误在带负荷测量时并不能发现。尤其对于母差保护，因为所带的元件多，所以可能由于正、负误差互相抵消的影响恰好导致问题被掩盖了，于是在带负荷测量时无论是差流还是电流相位和幅值都没能发现错误。可见，带负荷测量并不能发现差回路的一切问题，最基本的方法还是应该仔细检查元件及彻底的校线。

②由于中间变流器采用自偶变的形式，所以在接线时一定要分清公共端和出线端，如果将出线端接成公共端，正好将变比变成了1，失去了中间变流的作用。同时在电流互感器试验时也不应只是单纯的把互感器和中间变流器单独测试一下就完事，还应仔细检查回路，并且可以将电流互感器和中间变流器整体做一下变比，防止存在类似的错误或极性错误等，避免检验的死区存在。

参考文献：

[1] 马龙，谈淼，刘豫龙.崂山站A段母差保护跳闸原因分析及防范措施[J].电力自动化设备，2004，（4）.