試析繼電保護裝置異常運行的有效對策

盧詠梅

0 引言

繼電保護動作正確率的高低，是反映繼電保護工作好壞程度的一個方面。每當設備發生故障或異常運行時，首先作出反應的是繼電保護裝置，而繼電保護裝置的誤動作和拒動作，都會給電力系統造成或多或少的損失。電力系統中很多重大事故，往往都是由于繼電保護的不正確動作，將事故擴大為系統瓦解、大面積停電和設備嚴重損壞。所以，及時查明繼電保護裝置不正確動作的原因，提出改進措施，是避免保護裝置多次重復誤動的關鍵所在。

1 科學客觀地分析并找出不正確動作的原因

2010年7月31日，某發電廠300 MW機組的運行參數為：P=300 MW，Q=160 Mvar，Ic=9 850 A，主變壓器20 kV側二次電流I1=3.27 A（變壓器額定二次電流It.n=3.56 A），主變壓器差動保護最小動作電流Id.op.min=0.5It.n=1.8 A，制動系數斜率Kres=0.5，拐點電流Ires.min=0.8It.n=2.8 A。

主變壓器差動保護運行中突然動作至全停，根據當時狀況，一次系統無任何擾動，經檢查微機差動保護（WFB-01型）正常，整定值正確。檢查TA二次電流回路連接良好，確定縱差動保護是無故障誤動作，但當時誤動原因暫時不明，系統急于用電，由于該機組配有雙重化主保護，于是決定暫將誤動的變壓器縱差動保護由跳閘改為動作信號，發電機組繼續并網運行。

運行后自7月31日至8月11日短短11天，該差動保護又先后發生多達數十次誤動作（由于該保護已暫時退出，所以未造成跳閘停機），且每次動作時，動作電流均在2 A左右（動作時差動電流均超過整定值），最后差動保護由瞬時動作轉為穩態動作。這是進一步檢查差動保護誤動作原因的大好時機，于是檢測動作的差動保護回路各點電流。經仔細檢查發現現場設備有明顯振動，特別是TA接線端子不銹鋼罩殼和電纜絕緣之間也有不停的振動和摩擦，并發現不銹鋼罩殼和電纜絕緣接觸處有磨損的絕緣粉末，且多芯電纜絕緣已有不同程度的磨損。由于當時機組在運行中，同一電纜絕緣磨損處還有其他差動保護用的電纜，但已可肯定主變壓器差動誤動原因就是TA的B相電纜在點R處接地造成的。后進一步檢查發現，同類型的TA（上海互感器廠生產的封閉母線套筒TA）在同一部位的其他各相也存在多處將TA二次電纜絕緣磨破的缺陷（不久其他兄弟廠也多次發生同類型機組類似的故障和缺陷）。后在機組小修時對此缺陷進行較為徹底的改進：（1）更換多根絕緣損壞的二次電纜。（2）對封閉母線及振動的TA進行加固以減小振動源的振動。（3）將上海互感器廠生產的封閉母線套筒TA接線端子不銹鋼罩殼拆除，更換為與電纜絕緣線無接觸的絕緣罩殼。自此，設備運行正常。

2 改進措施（改進方案）與對策

上述實例說明，一旦保護裝置動作：（1）首先分析其動作行為是否正確。（2）如果為不正確動作，應分析和找出誤動和拒動的原因。（3）當原因暫時不明時，權衡利弊，決定誤動保護是否暫時退出投跳（有雙重化保護或該保護功能的被保護設備出現故障概率很小時，如發電機匝間短路保護，可以考慮在查明原因前暫時由投跳閘改為投信號），待查明真實的不正確動作原因，并消除隱患或改進后再投入跳閘。

2.1 防止差動保護重復多次誤動事例的措施

在上面的例子中，在未查明該差動保護不正確動作的原因前，將其由跳閘改為信號（因有雙重化保護，這樣處理仍不失主保護），然后在運行中雖多次誤動而未跳閘停機，卻始終未停止分析和尋找保護誤動原因，在短期內終于找出是TA二次B相電纜絕緣磨破接地，造成主變壓器差動保護誤動，并徹底消除隱患后投入跳閘，通過檢測，發現并消除多處類似的缺陷和隱患，這才避免了該機組因運行中差動保護多次誤動而導致的停機事故。

2.2 防止發電機定子繞組三次諧波單相接地保護多次誤動事例的措施

某發電廠2008年第一次發生發電機定子繞組三次諧波單相接地保護無故障誤動跳閘停機，在未找到原因時仍然將該保護投入跳閘，不久又出現相同情況的誤動跳閘停機。類似的情況在其他發電廠也頻頻發生，直至形成共識后才采取以下措施：

（1）將發電機定子繞組三次諧波單相接地保護由跳閘改為發信號。

（2）加強對發電機中性點至接地點之間各部件的導電體（如接地變壓器的連接螺絲、接地開關的動靜觸點及其他連接導電體）的監視和檢查。

2.3 防止發電機定子繞組匝間短路縱向基波零序過電壓保護多次誤動事例的措施

（1）一旦該保護誤動，如原因暫時不明，由于發電機匝間短路概率較小，可暫時停用該保護，待查明原因并消除隱患后再投入跳閘。

（2）加強對專用TV的監視、檢驗，防止專用TV匝間短路。

（3）將該保護加以改進。增加負序功率方向閉鎖，負序功率流向發電機內部時閉鎖縱向基波零序過電壓保護，負序功率流向母線時開放縱向基波零序過電壓保護，或采用其他的防止區外短路誤動的措施。

（4）縱向基波零序過電壓保護整定值。應根據在不同負荷時反復測量的發電機最大縱向不平電壓U01.unb.max，計算靈敏段動作電壓整定值 U01.op.I=（1.5～2）U01.unb.max。

（5）研制和采用新型動作判據的發電機匝間短路故障保護。

2.4 防止廠用系統單相接地保護多次誤動作實例的措施

（1）及時查明零序電流互感器TAO安裝接線錯誤造成誤動原因。

（2）零序電流互感器的安裝和接線應正確，即電纜中性線或電纜屏蔽接地線均應先絕緣，后回穿，再接地，屏蔽接地線回穿時應與電纜所安裝的零序電流互感器上線路一一對應，不能張冠李戴。

（3）舉一反三，尋找、消除其他設備類似的隱患，避免類似事故多次重復發生。

2.5 防止主變壓器220 kV側穿墻套管折斷引發全廠停電的措施

某發電廠1臺主變壓器220 kV側B相穿墻套管因故折斷，但未接地（相當兩相運行），1號主變壓器差動保護拒動（經檢查得知，這次差動保護的動作是正確的，不屬于拒動），造成1號主變壓器零序過電流保護動作，先后跳開5臺主變壓器，造成全廠停電事故，這是保護配置上的錯誤。其改進措施：

（1）主變壓器加裝中性點直接接地的零序過電流保護，動作于斷開被保護的主變壓器斷路器。

（2）加裝中性點間隙接地零序過電流、零序過電壓保護，動作時間為0.3～0.4 s，動作于斷開被保護的主變壓器斷路器，是避免類似事故發生的關鍵。

2.6 防止導納型轉子一點接地保護誤動的措施

為使導納型轉子一點接地保護正確工作，應保證測量軸電刷與轉子大軸間的接觸電阻為△Rx＜50Ω，為此，應增加測量軸電刷與轉子大軸之間的壓力，定期清除油污，定期更換測量軸電刷，增設一對電刷（與原位置相差90°），防止電刷和刷架發生共振。

3 結語

綜上所述，繼電保護裝置是電力系統中的重要組成部分，它能否正常運行直接影響著整個電網的安全穩定運行。基于此，對于相關的維護工作人員來說，其首要工作之一就是及時有效地做好設備檢查維護工作，研究并應用新技術，開發新設備，不斷提高繼電保護裝置動作的準確性，確保電力系統的安全穩定運行。

［1］蔡敏，趙嚴風，王友懷.繼電保護及安全自動裝置運行情況分析［J］.湖北電力，2006（S1）

［2］張凱，李紫冰.對繼電保護故障的探討［J］.民營科技，2010（5）