交流串入直流造成發(fā)變組保護(hù)誤動(dòng)的分析探討

王 寧

（華能山西太行電廠）

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交流串入直流造成發(fā)變組保護(hù)誤動(dòng)的分析探討

王 寧

（華能山西太行電廠）

摘要：本文介紹了一例發(fā)電廠的發(fā)變組保護(hù)誤動(dòng)的事故，分析了交流電壓串入直流回路后對(duì)微機(jī)保護(hù)的影響，并提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：交流串入直流；微機(jī)保護(hù)；防范措施

0 引言

直流電源是電力系統(tǒng)控制保護(hù)的重要組成部分，主要由整流裝置將交流電源變換為繼電保護(hù)及自動(dòng)控制裝置需要的直流電源。直流回路發(fā)生短路、接地或者交流串入直流等故障均會(huì)造成繼電保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作[1]。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置由于其完善、靈活、合理的保護(hù)原理，動(dòng)作功率小、低電位下工作動(dòng)作速度快的工況，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。然而，由于跳閘回路電纜比較長(zhǎng)，對(duì)地分布電容較大，一旦直流回路串入交流電壓，將會(huì)引起開(kāi)關(guān)誤跳[2]。

1 事故概況

某電廠2號(hào)機(jī)組是俄供TBB-320-2EY3型,用于溫帶氣候、單一系列、2極、320MW、水氫氫冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)。機(jī)組設(shè)計(jì)額定功率320MW，定子額定電流10870A，額定電壓20kV，機(jī)組于1996年6月14日投產(chǎn)。1月3日機(jī)組在正常運(yùn)行中，#2發(fā)電機(jī)組突然跳閘。狀態(tài)顯示：#2機(jī)主變出口開(kāi)關(guān)2202跳閘，6KVA段工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)6123跳閘，6KVB段工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)6124跳閘，汽輪機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉，鍋爐滅火。6KVA段、6KVB段電源快速切換裝置動(dòng)作（開(kāi)關(guān)量變化啟動(dòng)），6KVA段備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)6103合閘，6KVB段備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)6104合閘。1月5日和1月9日#2機(jī)組又分別跳閘，故障現(xiàn)象與1月3日的情況相同。

跳機(jī)發(fā)生后，對(duì)DCS系統(tǒng)、主變出口2202開(kāi)關(guān)的控制回路、220kV系統(tǒng)保護(hù)、#2機(jī)組發(fā)變組保護(hù)及勵(lì)磁系統(tǒng)、6kV系統(tǒng)進(jìn)行了全面排查，確認(rèn)各系統(tǒng)無(wú)報(bào)警，保護(hù)無(wú)動(dòng)作，回路接線正確，端子無(wú)松動(dòng)，直流系統(tǒng)正常，2202開(kāi)關(guān)以及6123、6124開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)動(dòng)作無(wú)異常。具體檢查如下：DCS系統(tǒng)檢查無(wú)異常；#2主變、廠高變的保護(hù)控制回路檢查無(wú)異常；對(duì)6kV系統(tǒng)的各個(gè)間隔的控制回路進(jìn)行全面檢查，對(duì)保護(hù)的CT極性、變比確認(rèn)，對(duì)連鎖邏輯進(jìn)行了試驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)異常；對(duì)#2發(fā)變組保護(hù)進(jìn)行全面檢查：直流電源未見(jiàn)異常，外部電纜絕緣良好，保護(hù)裝置內(nèi)部回路絕緣良好，開(kāi)入繼電器動(dòng)作電壓符合要求。

2 跳機(jī)原因分析

根據(jù)檢查情況分析：可能存在某種擾動(dòng)侵入保護(hù)裝置回路中，導(dǎo)致保護(hù)裝置錯(cuò)誤發(fā)出跳閘信號(hào)。為此，將保護(hù)裝置A、B、C、D柜全停一、全停二動(dòng)作接點(diǎn)引入SOE，6123、6124開(kāi)關(guān)跳閘回路接入監(jiān)視繼電器，安裝便攜式錄波器監(jiān)視保護(hù)裝置直流波形。

1月9日，#2機(jī)組跳閘后立即對(duì)在SOE中布控監(jiān)視的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢查，確認(rèn)發(fā)變組保護(hù)D柜全停二動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)其跳閘出口脈沖寬度為10ms左右并持續(xù)1s；6123、6124開(kāi)關(guān)監(jiān)控繼電器動(dòng)作；監(jiān)視直流的便攜式錄波器因跳閘時(shí)廠用電切換過(guò)程中失電未保存記錄，主控報(bào)警“發(fā)變組保護(hù)電源消失”。與工頻交流電源同直流迭加的現(xiàn)象一致。

經(jīng)對(duì)發(fā)變組保護(hù)控制回路細(xì)致排查，發(fā)現(xiàn)發(fā)變組保護(hù)控制回路中，有廠高變風(fēng)扇啟動(dòng)控制回路，與廠高變就地控制電源（交流）存在聯(lián)系。分析1月3日、5日、9日#2機(jī)組跳閘時(shí)的工況，跳閘時(shí)分別伴有輸煤系統(tǒng)上煤、漿液循環(huán)泵啟動(dòng)、#4磨煤機(jī)啟動(dòng)，這些負(fù)載啟動(dòng)電流可以達(dá)到其額定電流的5倍以上，在瞬間使廠高變負(fù)載達(dá)到風(fēng)扇啟動(dòng)值，當(dāng)廠高變負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷的60％時(shí)，發(fā)變組保護(hù)D柜發(fā)出廠高變風(fēng)扇啟動(dòng)指令，接點(diǎn)閉合，則將廠高變啟動(dòng)控制電源（交流）與瓦斯動(dòng)作回路（直流）連接，從而將交流電源加入發(fā)變組保護(hù)D柜的直流回路，致使發(fā)變組保護(hù)D柜全停二誤動(dòng)，出口跳閘。而后，啟動(dòng)電流下降至正常工作電流，廠高變啟動(dòng)指令返回，切斷交流竄入直流的回路，使后續(xù)的故障排除無(wú)跡可尋。見(jiàn)下圖。

圖 廠高變風(fēng)扇啟動(dòng)控制回路錯(cuò)誤接線圖

3 處理及防范措施

廠站二次系統(tǒng)由直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)組成，正常運(yùn)行兩系統(tǒng)相互不連通，由于各種原因造成交流串入直流時(shí)，對(duì)交流回路的影響一般局限在該交流回路內(nèi)，但卻危及到全站的直流系統(tǒng)以及直流回路，造成保護(hù)出口中間繼電器誤動(dòng)跳閘或引發(fā)直流熔絲熔斷造成全站保護(hù)拒動(dòng)事故[3]。

由于常規(guī)的出口繼電器動(dòng)作電壓55％～70％Ue的反措對(duì)于防止交流串入的誤動(dòng)沒(méi)有效果，廠站近年由于交流串入直流引發(fā)的誤動(dòng)事故多次發(fā)生，為防止交流串入直流引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)以及廠站全停的惡性事故發(fā)生，必須嚴(yán)格做到：

1）設(shè)計(jì)源頭上把關(guān)，嚴(yán)防交直流回路共用一根電纜，推廣交直流分開(kāi)的典型設(shè)計(jì)方案。冷卻器電源一般采用雙交流供電模式，冷卻器控制回路采用直流供電模式。主變過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)風(fēng)冷回路、過(guò)負(fù)荷閉鎖調(diào)壓回路,主變有載調(diào)壓箱：有載調(diào)壓電源為交流電源，主變檔位遙信回路為直流回路，主變繞組溫度補(bǔ)償回路為交流回路，繞組溫度高跳閘和報(bào)警回路為直流回路。

2）在開(kāi)入回路中加入大功率繼電器重動(dòng)，通過(guò)動(dòng)作功率躲過(guò)脈沖和分布電容充放電過(guò)程。

3）各保護(hù)屏交流電流端子，交流電壓端子均采用試驗(yàn)端子，以區(qū)分直流控制回路。

4）各保護(hù)屏打印機(jī)電源接于端子排底部，與保護(hù)直流回路以適量空端子隔離，其火線、零線色標(biāo)醒目，嚴(yán)格防止其零線與PT N600連接及電纜屏蔽層連接。立即拆除保護(hù)屏上的照明燈并結(jié)合定年檢取消保護(hù)屏內(nèi)的交流照明回路，同時(shí)要求保護(hù)屏內(nèi)不得設(shè)置用于交流電源切換、并列用途的空開(kāi)、閘刀等轉(zhuǎn)接回路。試驗(yàn)電源屏交流插座與直流插座分層布置[4]。

5）結(jié)合檢修重點(diǎn)檢查戶(hù)外端子箱至刀閘、斷路器機(jī)構(gòu)箱的電纜，年限較久的電纜存在的交直流合用問(wèn)題，并進(jìn)行更換，清除交直流混用電纜問(wèn)題。

6）圖紙審查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)收時(shí)，核實(shí)每條從就地端子箱到保護(hù)裝置TA、TV交流回路的電纜專(zhuān)用且使用屏蔽電纜。

4 結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)是變電站及發(fā)電廠一、二次設(shè)備的重要電源，它為變電站及發(fā)電廠的斷路器控制、信號(hào)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、事故照明、綜自系統(tǒng)等設(shè)備供電。因直流系統(tǒng)故障造成的事故很多，例如交直流回路共用電纜；端子排潮濕凝露、雨水侵入、交直流電纜破損、誤碰、誤接線等原因造成交直流串電；系統(tǒng)一次短路電流串入二次回路等[5]。

跳閘回路電纜比較長(zhǎng)，對(duì)地分布電容較大，一旦直流回路串入交流電壓，將會(huì)引起保護(hù)的誤動(dòng)、拒動(dòng)及開(kāi)關(guān)誤跳等。加強(qiáng)基礎(chǔ)管理工作，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)監(jiān)視日常運(yùn)行中直流電源和保護(hù)裝置的各種異常信息，及時(shí)分析處理，避免發(fā)生更為嚴(yán)重的后果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高春如.大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[2] 周劍，聶凱生.交流量串入直流控制回路造成保護(hù)誤動(dòng)的分析和對(duì)策[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2001，21(12).

[3] 國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4] 張曉春.基于LabViEW的微機(jī)保護(hù)裝置培訓(xùn)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2006(17).

[5] 吳志敏.二次回路問(wèn)題引起保護(hù)裝置誤動(dòng)的典型事故分析及研究[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2007(3).

收稿日期：（2015-12-15）