一起差动保护误动事件原因分析及防范措施

郭冰云

福建华电电力工程有限公司

一起差动保护误动事件原因分析及防范措施

郭冰云

福建华电电力工程有限公司

介绍了一起因CT二次回路分流引起的发电机差动保护动作、机组跳闸事件。通过故障录波图、保护装动作信号及CT二次回路的检查，综合分析保护动作原因，提出了防范措施。

发电机；差动保护；C相电流；CT二次回路分流

引言

发电机差动保护，能反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路，是发电机的主要保护。差动保护动作的正确性直接影响机组运行乃至整个电力系统的安全稳定性。

1 事件概况

某电厂装机容量4*600MW。事发前4台机组运行。2010年9月10日10时27分52秒，#3机组运行中跳闸。首出为发电机跳闸。至机组保护室，发现发变组保护A柜（双重化中的第一套发电机保护、RCS-985G）跳闸灯亮、TA断线灯亮、发电机差动保护动作灯亮。双重化的第二套发电机保护（DGT-801B）未动作。查该机组故障录波图，跳闸时刻未见电气量启动，仅有发电机差动保护开关量启动。

2 故障数据

机组故障录波图显示（见下图）：发电机机端三相电压对称、中性点三相电流对称（发电机电流仅机尾一组接入故障录波器）、其余电气量也正常、未见波动。

RCS-985G动作报告:

装置启动58ms后，发电机比率差动动作。

该装置故障录波数据整理如下：

其余保护装置故障时刻未有启动信息。

3 检查情况

发电机比率差动保护定值设置：

现场检查一次设备正常，未见明显故障点。

通过故障录波装置、保护装置数据分析可得：跳闸期间系统无故障。中性点电流对称、问题应出在接于A柜的发电机机端C相CT二次回路，因该相电流较其余相减少近一半。

机端CT二次引出线采用分相电缆敷设。本体二次引出线电缆外部防护途径：引出铜管、包塑金属软管（引出铜管与电缆桥架间的过渡防护措施）、电缆桥架、镀锌金属管、发电机出口CT二次端子箱，而后经端子箱电流试验端子、二次电缆再引接至保护、测量、励磁等柜。

该发电机出口CT二次端子箱故障前2天刚进行接线端子红外热成像检测，数据正常、较历次测试无异。且该端子箱安装固定、周边无振动源、电缆孔洞封堵良好、户内安装、柜门关闭良好、柜内干净、温、湿度在合格范围，未见异物。由此可排除CT端子箱端子排松动、异物搭接等异常情况所致。发变组保护A柜检查情况与CT端子箱类似，也可排除。故障点锁定在CT二次引接电缆或CT根部端子上。因当时该机#8瓦处漏油严重，油已进入发电机出口封闭母线仓，汽机检修人员正搭设脚手架、待搭设完毕进行渗漏处理。脚手架位置正位于发电机出口CT处。

至现场检查，发现有一脚手架钢管压住一根包塑金属软管。因此首先进行CT二次回路测试：将机端、中性点各4组CT试验端子连接片划开，CT二次直阻、回路绝缘及二次负载测试结果如下（使用双臂电桥）：

每组CT二次绕组（含电缆）对地绝缘均大于200MΩ（1000V兆欧表），相间绝缘均大于300 MΩ；

各组CT二次绕组直流电阻测试（含CT本体与端子箱之间的电缆），发现机端第8组CT（接于RCS-985G，差动保护用）C相直阻比其余二相小（C相：0.11Ω，A相：5.65Ω，B相：5.63Ω），其余组别CT二次绕组三相直阻基本平衡；

各组CT二次负载阻值三相均平衡（CT端子箱处测）；

至机端C相CT安装处进一步检查，发现C相CT电缆（2芯）的包塑金属软管被搭架用的钢管（当时搭架工正在搭架子）压扁。将钢管移走后，在端子箱重新测该相CT直阻，发现三相阻值已基本平衡，均为5.63Ω左右；

检查该电缆芯线发现二芯均有明显绝缘皮破损，用绝缘胶带将该电缆芯线重新包扎后，在端子箱处用双臂电桥测该组CT直阻：A相：5.57Ω；B相：5.66Ω；C相：5.62Ω；

CT绝缘（1000V摇表）：A相：600MΩ；B相：600MΩ；C相：700MΩ；

将另7组CT直阻及二次负载测试，三相均平衡且数值符合要求。CT二次检查确为一点接地，且保护用接地点在保护屏内。CT二次根部通流试验，发变组保护采样数据正常。

将CT端子箱所拆除的连接片等恢复原态，将所有端子紧固。

4 原因分析

发电机机端C相CT二次引线电缆外部防护套管被脚手架钢管压扁，该防护套管为包塑金属软管。其结构为镀锌钢带制成的管壁上覆塑料保护套。因该软管被挤压、内部钢带变形、侧边刺入电缆线芯，与金属部分接触（C481），导致C相二次回路短接。电流分流情况如图所示：

因C相CT二次引出线经镀锌钢带短接，C481电流分为两部分：C481'经保护装置回至N481，C481''经小电阻回至N。因镀锌刚带存在一定阻值，与该相CT原二次负载值接近，因此流经保护装置电流被分流近一半。

保护装置通道采样试验正确。由故障电流分析保护装置动作正确性：

RCS-985G比率差动的动作特性如图：

动作方程：Id＞Kbl*Ir+Icdqd（Ir＜4Ie）

Kbl=Kbl1+Kblr*(Ir/Ie)

由定值可得：Kbl1=0.05，Kbl2=0.5，Icdqd=0.2

C相差动保护动作判定：kbl=0.05+Kblr*0.67=0.0567（取Kblr为0.01时）

Id=0.33Ie＞（0.0567*0.67+0.2）Ie=0.24Ie，满足动作方程。

验证保护装置正确动作。

5 防范措施

5.1切实做好基建期技术监督工作，控制电缆需采用铠装屏蔽电缆，增加电缆抗外力损伤能力。

5.2可能存在外力破坏等影响的控制电缆采用全程金属钢管保护措施。

5.3二次电缆附近有工作时，专业技术人员应充分考虑工作风险，对工作成员需交待清楚安全注意事项，并监护到位。

[1]贺加礼，宋从矩.电力系统继电保护原理中国电力出版社，1994.

[2]中国华电集团公司电气及热控技术研究中心.电力主设备继电保护的理论实践及运行案例中国水利水电出版社，2009

[3]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用中国电力出版社，2002

[4]钟自勤.继电保护装置及二次回路故障检修典型实例机械工业出版社，2006

郭冰云（1973-），女，福建龙岩人，电力工程师，本科，福建华电电力工程公司技术经济中心，研究方向：电力系统继电保护。