某电厂电流互感器二次反接致误跳闸分析

常路刚

（大唐武安发电有限公司，河北 邯郸 056000）

0 引言

图1 电气一次系统图

发电机并网前，10 kV负荷由656新兴线供给；发电机并网带30%以上负荷时，10 kV负荷由发电机供给并切除DL2，10 kVI、II段并列运行。

2017年4月，发电机并网前，起动引风机时，656新兴线差动保护跳闸。停电检查656新兴线绝缘正常，引风机电机绝缘、直阻均正常。恢复DL1、DL2及1号厂用变压器后，再次启动引风机，656新兴线差动保护再次动作跳闸。

1 原因分析

1.1 各项原因罗列

实测656新兴线、引风机电机及供电回路绝缘数据无异常，因此基本排除电气一次问题，将电气二次可能引起误动的原因作如下分析。

a)656新兴线两侧断路器间隔差动保护定值设置不合理，不能躲过电机启动时流入保护装置的不平衡电流。

b)电流互感器二次回路存在多个接地点，分流导致两侧电流互感器流入保护装置的电流不同，超过差动保护动作值，引起线路差动保护动作。

c)电流互感器二次回路接线极性错误，虽然引风机起动前，1号厂用变带负载运行，但由于其负载仅为20%～30%厂用变额定容量，因此极性错误造成的差流未达到差动保护定值；当启动引风机时，大电流造成的差流使得保护动作。

d)电流互感器二次回路相序接错，理由同c)，1号厂用变所带负载因相序错误造成的差流未达到定值，启动引风机瞬间大电流使保护动作。

e)线路两侧电流互感器励磁特性不同，引风机启动过程产生的大电流，使得两侧二次电流传变不一致，超过差动保护动作值，引起线路差动保护动作。

1.2 依照由易到难原则对以上各项原因逐一分析

a)656新兴线两侧均使用WDZ-5215A短线路综合保护测控装置，其生产厂家为金智科技。查阅两侧差动保护定值，数据见表1（为方便分析，文中数据均采用电气一次数值）。

表1 差动保护定值

656新兴线差动电流起动值为0.3Ie，拐点电流为Ie，差动速断定值为5Ie，均符合《DL/T1502—2016厂用电继电保护计算导则》规定。

b)检查变电站10 kV配电室656新兴线两侧DL1、DL2开关间隔二次回路，测量其三相电流互感器二次回路阻值正常，三相平衡，说明回路无断线、虚接情况；拆除N421回路接地点，测量其对地绝缘正常，说明回路仅一点接地，不存在多点接地引起分流的可能。

c)使用电流互感器极性测试仪测量DL1、DL2开关间隔6组电流互感器，均为减极性接线，排除极性错接可能。

d)检查DL1、DL2开关间隔电流互感器二次回路，DL1侧电流互感器二次回路编号齐全、正确，检查相序均正确；DL2侧开关回路编号缺失严重，二次侧在端子排上的编号全部缺失，因其三相N线连接在一起，故对电流互感器根部线全部拆除，并对每根线路逐一核对，检查发现B、C两相（图2）在端子排上转接到测量装置PD6804E时，相序接反，从而使得进入保护装置的电流二次回路B、C反相。

图2 DL2开关间隔电流互感器二次接线图

e)DL1、DL2开关间隔采用同型号电流互感器10P20，经检测6组电流互感器均满足20倍额定电流下复合误差小于10%的要求；各组电流互感器励磁特性拐点接近，证明其励磁特性相同，排除了两侧电流互感器励磁特性差异引起误跳闸的可能性。

1.3 电流互感器相序反接量化分析

经以上排查，确定差动保护跳闸为DL2侧电流互感器二次回路接线错误引起，对故障情况进行量化分析如下[3-4]。

1.3.1 DL1、DL2断路器综保装置WDZ-5215A差动保护各参数

a） 动作曲线如图3。

b） 差动保护动作逻辑如图4。

图3 差动保护动作特性

图4 差动保护动作逻辑

c)差动电流与制动电流计算式如下。

差动电流ID=|Ih-Kph×Il|

制动电流IH=（|Ih|+Kph|Il|）/2

1.3.2 故障前后差动保护数据分析

故障发生时，1号厂用变带负载30%，2号厂用变空载运行，1、2号给水泵停运；引风机起动电流约为4～7倍额定电流。分析如下。

a）引风机启动前，656新兴线负荷电流为

B、C 相差动电流ID=|Ih-Kph×Il|=|17.32e120°-17.32e-120°|=30

B、C 相制动电流IH=（|Ih|+Kph|Il|）/2=（17.32+17.32）/2=17.32

可见ID、IH处于差动保护曲线的制动区，表明在故障发生前的工况下，即使DL2处电流互感器二次侧B、C反相，差动保护未到动作值，不动作。

b）引风机启动瞬间，656新兴线负荷电流为B、C相差动电流为ID=|Ih-Kph×Il|=|（113.76～186.09）e120°-（113.76～186.09）e-120°|=（197～322.3）

B、C相制动电流为IH=|Ih|+Kph|Il|/2=|（113.76～186.09）+（113.76～186.09）/2=（113.76～186.09）

可见，引风机启动瞬间，ID、IH处于K=0.5的比率制动段，代入比率差动公式计算，ID、IH处于动作区，差动保护动作。

2 分析结论

综上所述，引风机启动时，656新兴线差动保护误跳闸原因为DL2断路器间隔电流互感器二次回路B、C相反接。1号厂用变带负载长期运行中，因未达到差动保护动作区，保护装置未跳闸，且运行人员也未检查测量装置PD6804E各电流角度，致使该故障长期未被发现。从中应吸取以下经验教训。

a） 依据《DL/T5136—2012火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》要求，当测量仪表与保护装置共用1组电流互感器时，保护装置接在仪表之前，避免校验仪表时影响保护装置工作。电厂2017年3月检修中，在656新兴线电厂侧开关柜新增加PD6804E测量装置进行现场监控，将该测量装置接于WDZ-5215A保护装置之前，违反规程要求。如果按规程要求接线，则即使电流互感器二次侧B、C两相接反，也不致启动引风机时线路差动保护跳闸，从而导致发电机长期不能并网造成经济损失。

b)本案例差动保护电流回路改动后，未检查回路正确性，也未带负荷试验。为确保回路改动正确，送电前将差动保护退出，投入速断保护、过流保护、接地保护等；送电后测量二次电流的幅值与相位关系，与当时负荷电流的大小及方向应一致，确保电流极性、变比正确，差动保护测得的差电流应在正常范围内。

c)带负荷试验各项数据正常后，方可正式投入差动保护。