某電廠電流互感器二次反接致誤跳閘分析

常路剛

（大唐武安發電有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

圖1 電氣一次系統圖

發電機并網前，10 kV負荷由656新興線供給；發電機并網帶30%以上負荷時，10 kV負荷由發電機供給并切除DL2，10 kVI、II段并列運行。

2017年4月，發電機并網前，起動引風機時，656新興線差動保護跳閘。停電檢查656新興線絕緣正常，引風機電機絕緣、直阻均正常。恢復DL1、DL2及1號廠用變壓器后，再次啟動引風機，656新興線差動保護再次動作跳閘。

1 原因分析

1.1 各項原因羅列

實測656新興線、引風機電機及供電回路絕緣數據無異常，因此基本排除電氣一次問題，將電氣二次可能引起誤動的原因作如下分析。

a)656新興線兩側斷路器間隔差動保護定值設置不合理，不能躲過電機啟動時流入保護裝置的不平衡電流。

b)電流互感器二次回路存在多個接地點，分流導致兩側電流互感器流入保護裝置的電流不同，超過差動保護動作值，引起線路差動保護動作。

c)電流互感器二次回路接線極性錯誤，雖然引風機起動前，1號廠用變帶負載運行，但由于其負載僅為20%～30%廠用變額定容量，因此極性錯誤造成的差流未達到差動保護定值；當啟動引風機時，大電流造成的差流使得保護動作。

d)電流互感器二次回路相序接錯，理由同c)，1號廠用變所帶負載因相序錯誤造成的差流未達到定值，啟動引風機瞬間大電流使保護動作。

e)線路兩側電流互感器勵磁特性不同，引風機啟動過程產生的大電流，使得兩側二次電流傳變不一致，超過差動保護動作值，引起線路差動保護動作。

1.2 依照由易到難原則對以上各項原因逐一分析

a)656新興線兩側均使用WDZ-5215A短線路綜合保護測控裝置，其生產廠家為金智科技。查閱兩側差動保護定值，數據見表1（為方便分析，文中數據均采用電氣一次數值）。

表1 差動保護定值

656新興線差動電流起動值為0.3Ie，拐點電流為Ie，差動速斷定值為5Ie，均符合《DL/T1502—2016廠用電繼電保護計算導則》規定。

b)檢查變電站10 kV配電室656新興線兩側DL1、DL2開關間隔二次回路，測量其三相電流互感器二次回路阻值正常，三相平衡，說明回路無斷線、虛接情況；拆除N421回路接地點，測量其對地絕緣正常，說明回路僅一點接地，不存在多點接地引起分流的可能。

c)使用電流互感器極性測試儀測量DL1、DL2開關間隔6組電流互感器，均為減極性接線，排除極性錯接可能。

d)檢查DL1、DL2開關間隔電流互感器二次回路，DL1側電流互感器二次回路編號齊全、正確，檢查相序均正確；DL2側開關回路編號缺失嚴重，二次側在端子排上的編號全部缺失，因其三相N線連接在一起，故對電流互感器根部線全部拆除，并對每根線路逐一核對，檢查發現B、C兩相（圖2）在端子排上轉接到測量裝置PD6804E時，相序接反，從而使得進入保護裝置的電流二次回路B、C反相。

圖2 DL2開關間隔電流互感器二次接線圖

e)DL1、DL2開關間隔采用同型號電流互感器10P20，經檢測6組電流互感器均滿足20倍額定電流下復合誤差小于10%的要求；各組電流互感器勵磁特性拐點接近，證明其勵磁特性相同，排除了兩側電流互感器勵磁特性差異引起誤跳閘的可能性。

1.3 電流互感器相序反接量化分析

經以上排查，確定差動保護跳閘為DL2側電流互感器二次回路接線錯誤引起，對故障情況進行量化分析如下[3-4]。

1.3.1 DL1、DL2斷路器綜保裝置WDZ-5215A差動保護各參數

a） 動作曲線如圖3。

b） 差動保護動作邏輯如圖4。

圖3 差動保護動作特性

圖4 差動保護動作邏輯

c)差動電流與制動電流計算式如下。

差動電流ID=|Ih-Kph×Il|

制動電流IH=（|Ih|+Kph|Il|）/2

1.3.2 故障前后差動保護數據分析

故障發生時，1號廠用變帶負載30%，2號廠用變空載運行，1、2號給水泵停運；引風機起動電流約為4～7倍額定電流。分析如下。

a）引風機啟動前，656新興線負荷電流為

B、C 相差動電流ID=|Ih-Kph×Il|=|17.32e120°-17.32e-120°|=30

B、C 相制動電流IH=（|Ih|+Kph|Il|）/2=（17.32+17.32）/2=17.32

可見ID、IH處于差動保護曲線的制動區，表明在故障發生前的工況下，即使DL2處電流互感器二次側B、C反相，差動保護未到動作值，不動作。

b）引風機啟動瞬間，656新興線負荷電流為B、C相差動電流為ID=|Ih-Kph×Il|=|（113.76～186.09）e120°-（113.76～186.09）e-120°|=（197～322.3）

B、C相制動電流為IH=|Ih|+Kph|Il|/2=|（113.76～186.09）+（113.76～186.09）/2=（113.76～186.09）

可見，引風機啟動瞬間，ID、IH處于K=0.5的比率制動段，代入比率差動公式計算，ID、IH處于動作區，差動保護動作。

2 分析結論

綜上所述，引風機啟動時，656新興線差動保護誤跳閘原因為DL2斷路器間隔電流互感器二次回路B、C相反接。1號廠用變帶負載長期運行中，因未達到差動保護動作區，保護裝置未跳閘，且運行人員也未檢查測量裝置PD6804E各電流角度，致使該故障長期未被發現。從中應吸取以下經驗教訓。

a） 依據《DL/T5136—2012火力發電廠、變電站二次接線設計技術規程》要求，當測量儀表與保護裝置共用1組電流互感器時，保護裝置接在儀表之前，避免校驗儀表時影響保護裝置工作。電廠2017年3月檢修中，在656新興線電廠側開關柜新增加PD6804E測量裝置進行現場監控，將該測量裝置接于WDZ-5215A保護裝置之前，違反規程要求。如果按規程要求接線，則即使電流互感器二次側B、C兩相接反，也不致啟動引風機時線路差動保護跳閘，從而導致發電機長期不能并網造成經濟損失。

b)本案例差動保護電流回路改動后，未檢查回路正確性，也未帶負荷試驗。為確保回路改動正確，送電前將差動保護退出，投入速斷保護、過流保護、接地保護等；送電后測量二次電流的幅值與相位關系，與當時負荷電流的大小及方向應一致，確保電流極性、變比正確，差動保護測得的差電流應在正常范圍內。

c)帶負荷試驗各項數據正常后，方可正式投入差動保護。