交流串入直流造成发变组保护误动的分析探讨

王 宁

（华能山西太行电厂）



交流串入直流造成发变组保护误动的分析探讨

王 宁

（华能山西太行电厂）

摘要：本文介绍了一例发电厂的发变组保护误动的事故，分析了交流电压串入直流回路后对微机保护的影响，并提出了相应的防范措施。

关键词：交流串入直流；微机保护；防范措施

0 引言

直流电源是电力系统控制保护的重要组成部分，主要由整流装置将交流电源变换为继电保护及自动控制装置需要的直流电源。直流回路发生短路、接地或者交流串入直流等故障均会造成继电保护装置的不正确动作[1]。

微机继电保护装置由于其完善、灵活、合理的保护原理，动作功率小、低电位下工作动作速度快的工况，在电力系统中得到了广泛地应用。然而，由于跳闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起开关误跳[2]。

1 事故概况

某电厂2号机组是俄供TBB-320-2EY3型,用于温带气候、单一系列、2极、320MW、水氢氢冷却的汽轮发电机。机组设计额定功率320MW，定子额定电流10870A，额定电压20kV，机组于1996年6月14日投产。1月3日机组在正常运行中，#2发电机组突然跳闸。状态显示：#2机主变出口开关2202跳闸，6KVA段工作电源进线开关6123跳闸，6KVB段工作电源进线开关6124跳闸，汽轮机主汽门关闭，锅炉灭火。6KVA段、6KVB段电源快速切换装置动作（开关量变化启动），6KVA段备用电源进线开关6103合闸，6KVB段备用电源进线开关6104合闸。1月5日和1月9日#2机组又分别跳闸，故障现象与1月3日的情况相同。

跳机发生后，对DCS系统、主变出口2202开关的控制回路、220kV系统保护、#2机组发变组保护及励磁系统、6kV系统进行了全面排查，确认各系统无报警，保护无动作，回路接线正确，端子无松动，直流系统正常，2202开关以及6123、6124开关机构动作无异常。具体检查如下：DCS系统检查无异常；#2主变、厂高变的保护控制回路检查无异常；对6kV系统的各个间隔的控制回路进行全面检查，对保护的CT极性、变比确认，对连锁逻辑进行了试验，均未发现异常；对#2发变组保护进行全面检查：直流电源未见异常，外部电缆绝缘良好，保护装置内部回路绝缘良好，开入继电器动作电压符合要求。

2 跳机原因分析

根据检查情况分析：可能存在某种扰动侵入保护装置回路中，导致保护装置错误发出跳闸信号。为此，将保护装置A、B、C、D柜全停一、全停二动作接点引入SOE，6123、6124开关跳闸回路接入监视继电器，安装便携式录波器监视保护装置直流波形。

1月9日，#2机组跳闸后立即对在SOE中布控监视的测点进行检查，确认发变组保护D柜全停二动作，发现其跳闸出口脉冲宽度为10ms左右并持续1s；6123、6124开关监控继电器动作；监视直流的便携式录波器因跳闸时厂用电切换过程中失电未保存记录，主控报警“发变组保护电源消失”。与工频交流电源同直流迭加的现象一致。

经对发变组保护控制回路细致排查，发现发变组保护控制回路中，有厂高变风扇启动控制回路，与厂高变就地控制电源（交流）存在联系。分析1月3日、5日、9日#2机组跳闸时的工况，跳闸时分别伴有输煤系统上煤、浆液循环泵启动、#4磨煤机启动，这些负载启动电流可以达到其额定电流的5倍以上，在瞬间使厂高变负载达到风扇启动值，当厂高变负荷达到额定负荷的60％时，发变组保护D柜发出厂高变风扇启动指令，接点闭合，则将厂高变启动控制电源（交流）与瓦斯动作回路（直流）连接，从而将交流电源加入发变组保护D柜的直流回路，致使发变组保护D柜全停二误动，出口跳闸。而后，启动电流下降至正常工作电流，厂高变启动指令返回，切断交流窜入直流的回路，使后续的故障排除无迹可寻。见下图。

图 厂高变风扇启动控制回路错误接线图

3 处理及防范措施

厂站二次系统由直流系统和交流系统组成，正常运行两系统相互不连通，由于各种原因造成交流串入直流时，对交流回路的影响一般局限在该交流回路内，但却危及到全站的直流系统以及直流回路，造成保护出口中间继电器误动跳闸或引发直流熔丝熔断造成全站保护拒动事故[3]。

由于常规的出口继电器动作电压55％～70％Ue的反措对于防止交流串入的误动没有效果，厂站近年由于交流串入直流引发的误动事故多次发生，为防止交流串入直流引发保护误动、拒动以及厂站全停的恶性事故发生，必须严格做到：

1）设计源头上把关，严防交直流回路共用一根电缆，推广交直流分开的典型设计方案。冷却器电源一般采用双交流供电模式，冷却器控制回路采用直流供电模式。主变过负荷启动风冷回路、过负荷闭锁调压回路,主变有载调压箱：有载调压电源为交流电源，主变档位遥信回路为直流回路，主变绕组温度补偿回路为交流回路，绕组温度高跳闸和报警回路为直流回路。

2）在开入回路中加入大功率继电器重动，通过动作功率躲过脉冲和分布电容充放电过程。

3）各保护屏交流电流端子，交流电压端子均采用试验端子，以区分直流控制回路。

4）各保护屏打印机电源接于端子排底部，与保护直流回路以适量空端子隔离，其火线、零线色标醒目，严格防止其零线与PT N600连接及电缆屏蔽层连接。立即拆除保护屏上的照明灯并结合定年检取消保护屏内的交流照明回路，同时要求保护屏内不得设置用于交流电源切换、并列用途的空开、闸刀等转接回路。试验电源屏交流插座与直流插座分层布置[4]。

5）结合检修重点检查户外端子箱至刀闸、断路器机构箱的电缆，年限较久的电缆存在的交直流合用问题，并进行更换，清除交直流混用电缆问题。

6）图纸审查和现场调试验收时，核实每条从就地端子箱到保护装置TA、TV交流回路的电缆专用且使用屏蔽电缆。

4 结束语

直流系统是变电站及发电厂一、二次设备的重要电源，它为变电站及发电厂的断路器控制、信号、继电保护及自动装置、事故照明、综自系统等设备供电。因直流系统故障造成的事故很多，例如交直流回路共用电缆；端子排潮湿凝露、雨水侵入、交直流电缆破损、误碰、误接线等原因造成交直流串电；系统一次短路电流串入二次回路等[5]。

跳闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起保护的误动、拒动及开关误跳等。加强基础管理工作，运行维护人员应监视日常运行中直流电源和保护装置的各种异常信息，及时分析处理，避免发生更为严重的后果。

参考文献：

[1] 高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2] 周剑，聂凯生.交流量串入直流控制回路造成保护误动的分析和对策[J].电力自动化设备，2001，21(12).

[3] 国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京：中国电力出版社，2005.

[4] 张晓春.基于LabViEW的微机保护装置培训系统研究与实现[J].电力系统保护与控制，2006(17).

[5] 吴志敏.二次回路问题引起保护装置误动的典型事故分析及研究[J].内蒙古电力技术，2007(3).

收稿日期：（2015-12-15）