发电机差动保护TA断线故障处理

舒宗军

摘 要：在发电机组运行过程中时常发生差动保护TA断线故障，有可能造成装置的拒动或者是误动，影响系统的整体运行状况。在对差动保护TA断线处理过程中，主要工作就在于电流互感器二次回路的排查，找到故障的具体地点。二次回路的检修既要为其他设备正常运行提供保障，更要确保作业人员的安全。基于此，文章介绍了差动保护原理，分析了电流互感器二次断线风险，并对差动保护TA断线故障的排查和检修给出了相应的意见，以期为相关研究提供参考。

关键词：差动保护;TA断线;电流互感器

中图分类号：TM452文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）06-027-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.013

随着社会经济水平和科学技术水平的不断提高，无论是生产还是生活都越来越依赖电能资源，而在供电系统中，发电机是整个系统的核心部分。但是，发电机内部存在着复杂性较高的特点，无论哪个部分出现问题，都有可能导致系统的整体停摆。因此，必须要深入了解和研究发电机的组成和原理，当有问题发生时能够在第一时间解决。

发电机差动保护能够对发电机两端电流的实际方向和大小进行比较，从而灵敏准确的体现引出线相间故障和定子线圈故障，并且及时将故障进行切除，是发电机运行过程中的主要保护措施之一。通常来说，为了避免二次回路故障而导致出现一次误动，差动保护都要设置好断线闭锁功能。在某水电站1号水路发电机组运行过程中，出现了差动保护TA故障，导致水轮发电机组运行受到严重影响，可能导致差动保护的拒动和误动。当技术人员发现故障信号，第一时间向上级报告，通过风险分析、安全预防等措施，逐级排查故障，最终找到了故障原因并采取緊急处理措施，为设备的安全运行提供了保障[1]。

1 差动保护的原理

在该发电机组中，差动保护原理主要是采用了比率制动方式，将循环闭锁方式某电站1号水轮发电机组差动保护采用比率制动原理，出口采用循环闭锁方式。由于发电机中性点没有直接地接，如果发电机差动区内存在相间短路故障，会三相或者是两相差动同时动作出口跳闸。如果有一相在区间外接地，以相区间内接地，但存在同时的负序电压，则也会出现出口跳闸保护。如果只有一相出现差动动作，并且没有负序电压时，那么故障便为为TA断线。这是由于发电机没有直接将中性点接地，如果在内部出现相间短路故障，那么通常将会有三相差动或者是二相差动进行同时动作。主接线如图1所示。

2 电流互感器二次断线风险分析

发电机组运行过程中，电流互感器的二次断线风险具有不可忽视的危害，如果处理不当，会影响到设备运行的可靠性，甚至会直接影响到作业人员的人身安全[2]。

当电流互感器处于运行状态时，二次负载阻抗较小，可以大致上视为短路，在这样的状态下，一次侧和二次侧电流所产生的磁通会出现相互去磁的现象，导致铁心中磁通密度较低，电流互感器二次侧电压也相对较低。如果电流互感器在二次负载处出现断路，由于发电机出力，一次侧电流不会发生大小改变，而二次侧的电流大小为零，那么全部的一次侧电流都会变为励磁电流，导致铁芯磁通密度大于1.8高斯。二次侧绕组具有较多的匝数，在二次侧绕组两端将会存在较高的电压，直接威胁到设备的运行以及作业人员的人身安全。

除此之外，当二次侧出现断路后，铁心会存在严重饱和现象，同时严重发热，甚至烧毁电流互感器。因此在发电机的实际运行过程中，必须要对电流互感器二次断路的问题加以重视，避免对系统和人身安全产生不利影响。

3 差动保护TA断线检查和处理

3.1 电流二次回路安全隐患及安全措施

第一，如果电流互感器存在断路状况，二次线圈上由于磁饱和现象而感应出较大的电压，甚至能达到上千伏，这对于设备和作业人员来说都是极大的威胁，在二次回路工作过程中一定要避免出现开路问题。

第二，在对电流互感器二次回路进行故障检测过程中，要尽力将机组负荷减小，如果负荷较大，在二次侧断路时会感应出较大的电压。将负荷降低能够有效控制二次回路中的感应电压，如果条件允许要进行停机检查。

第三，在二次回路实际运行过程中，要以相关的要求和规定为基础，避免出现导线缠绕短路。如果需要短路必须要使用短路片，确保短接过程的可靠性和安全性[3]。

第四，在电流互感器到短路点之间严禁进行任何工作，避免出现误动情况而导致电路回路发生断路问题。

第五，必须由两人共同完成电流二次回路的相关带电工作，由一人佩戴好绝缘手套来进行操作，同时另一人做好监护工作，操作人员要处于绝缘物体上。

3.2 差动保护TA断线查找

第一，对发电机组差动保护二次回路进行分析可以得出，故障点主要涉及电流互感器端子到保护装置电流转换模块，回路上如果存在接触不良、氧化问题、连接点松动问题等都可能减小回路电流，从而出现TA断线故障。

第二，分析风险点，做好一定的安全预防，得到相应的工作许可后，要通过逐步排查的方法来将故障点进行逐一查找。这过程中主要用到钳形万用表等工具。在实际操作时，通过短路片将二次电流回路短接，对其电流进行测量，看其是否正常，如果电流正常则说明该故障点是处于短接处的，如果不正常则说明故障点是处于短接点之内的。在该故障中，由于1号机组保护屏电流端子处能够方便进行短接，并且较为安全，因此首先将此处进行短接，通过测量发现短接后回路内具有正常的电流，可以判断故障发生在保护屏内。再将电流转换模块的引出线进行短接，通过钳型万用表测得电流处于正常状态，得出电流转换模块发生故障[4]。

4 调试检修过程中的注意事项

一般来说，发电机差动保护的误动现象都是由工作人员的“三误”导致的。

4.1 电流互感器极性问题

发动机组运行过程中，有时会由于接反极性导致差动保护出现误动问题，有些操作人员将二次侧接线进行简单对调，没有仔细分析误动作的原因，更没有针对性采取解决措施，这样就无法起到很好的检修效果，也是继电保护工作中的禁忌之处，给系统的后续运行埋下安全隐患。在进行差动保护TA二次侧接线过程中，要结合依据TA一次侧设备的安装情况以及差动计算公式，确定其接线是正引出或者是反引出，不考虑这两个条件而空谈接线极性是无用的。

4.2 电流互感器中性点重复接地问题

在发电机运行过程中，差动保护TA二次只能进行一点的接地。对于微机保护来说可以在保护室设置接地点，也可以将接地点设置在端子箱。在实际操作中可能會存在两侧都进行接地的情况，这样操作在虽然在正常时可能没有事故，但是如果发生接地故障，或者是雷击产生电流导致两个接地点出现一定的电位差，就会导致系统出现差动保护误动作。因此，要认真排查此类安全隐患，可以通过电流回路的绝缘检查，确定是否存在重复接地问题[5]。

5 结语

电流互感器的二次断路在系统运行中具有严重的危害，必须予以高度重视。在发电机组日常运行和维护过程中，要定期进行定期维护，利用该时间详细的检查接线端子情况，确保没有端子松动的问题。要注意额定电流，如果出现松动、接触不良或者是电流过大的问题，容易导致局部发热，从而使铜线氧化，出现表面发黑的现象，在巡视和检修工作中要对此点加以格外注意。在该次故障中，主要的问题在于电流测量模板的引出线焊接处，这里不易被发现，也是导致故障的一个主要原因。当电流互感器出现二次断路问题时，会导致产生较高的电压，如果带电处理会存在较大的风险，要尽可能申请停机处理，如果实在无法停机，必须要做好全面、严格和详细的安全措施，为设备和人身安全提供充分保障。

参考文献

[1] 陈延枫.电力系统继电保护技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 魏杜娟.浅析母线差动保护[J].科协论坛（下半月），2010（3）：28.

[3] 吕振梅.电流互感器常见故障处理[J].通讯世界，2015（10）：100-101.

[4] 王维俭.发电机变压器继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，2005.

[5] DL/T 684—2012，大型发电机变压器继电保护整定计算导则[S].中国：国家能源局，2012.