华能威海发电有限责任公司 山东 威海 264205
摘要：电力系统中，线路故障是一种较为常见的事故，继电保护应正确判断故障元件，快速切除故障，保障其他设备的安全稳定运行。本文通过一起线路出口故障导致发变组保护误动作的分析，提出发变组保护的防范措施，避免事故的扩大。
关键词：线路 故障 发变组保护 误动作
1 事故简介
某年01月02日，07时20分15秒778毫秒，某厂220kV甲站某某I线保护动作，C相跳闸，重合闸动作于故障点，后加速保护动作三相跳闸，某某I线失电。
07时20分16秒926毫秒，#4发变组A、B柜发电机定子接地保护动作，#4机组204开关跳闸。
2事件前运行方式
电厂220kV甲站220kV母线采用双母线接线方式，故障前，I母线固定连接故障线211、某某线213、#3主变203运行，220kVII母线固定连接某某线212、某某线214、#4主变204、#02高备变208（中性点固定接地）运行；220kV I、II号母线经母联200开关并列运行。#3主变中性点接地，#4主变中性点不接地。故障线路保护装置为南瑞继保公司生产的RCS-931A光差纵联保护、RCS-902C 快速距离保护。#3、#4发变 组保护均为南瑞继保公司生产的RCS-985B保护。
3 事故损坏情况及保护动作情况
3.1现场检查发现故障线路穿墙套管C相室内自末屏部位放电爆炸，C相CVT下节外瓷套一伞裙受损。
3.2．故障线路211保护RCS-931A动作信息：1月2日07时20分15秒778毫秒，RCS-931A保护起动，14ms后C相电流差动保护动作，31ms后距离I段保护动作，1081ms后重合闸动作，1153ms后电流差动保护三跳，1175ms后距离加速动作三跳，1202ms后距离Ⅰ段保护动作。故障相别C相，故障测距0kM。
图一、线路波形一
3.3．故障线路211保护RCS-902C动作信息：1月2日07时20分15秒778毫秒，RCS-902C保护起动，15ms后纵联距离保护、纵联零序方向动作，31ms后距离I段保护动作，1074ms后重合闸动作，1171ms后距离加速动作三跳，1188ms后纵联距离保护动作，1202ms后距离Ⅰ段保护动作。故障相别C相，故障测距0kM。
图三、#4发变组波形
3.4． #4发变组保护RCS-985B动作信息：1月2日07时20分16秒926毫秒，定子零序电压保护动作。
4 保护动作分析
4.1. 故障后，通过对故障线C相穿墙套管外观检查，发现内侧穿墙套管法兰部位发生击穿现象，法兰根部铝护套破损，中间部分金属导体裸露系重合闸时爆裂，排除外部污闪可能，1月3日，电科院、与厂家技术人员到厂后，共同进行分析，一致认为故障点为末屏部位，原因是末屏连接引线在内部存在缺陷，造成局部放电进而发展、导致套管自法兰处接地、短路。调阅技术档案记录，故障线路211开关干式穿墙套管于2011年更换并按交接标准试验后投运，2012年进行投运后首次预试，结果正常。正常预试周期三年，故障时在预试周期内。此前，运行中未发现异常。故障发生时RCS-931A、RCS-902C主保护动作，并重合于故障点，重合闸加速三跳，保护动作顺序及行为均正确。
4.2．#4发电机定子接地保护动作原因
1月2日07:20:15:778，故障线路C相发生接地故障，故障持续时间为60ms，#4发电机出口PT零序电压、发电机中性点零序电压最大值达到Umax0=47.258V（对应一次4.82kV）, 从故障录波器历史数据可知，中性点零序电压＞12V（低值灵敏段定值）持续时间0.252s，大于定值0.2s，但主变高压侧零序电压大于40V时间为0.088s，扣除闭锁时间，灵敏段定值达不到动作条件。中性点零序电压连续超过20V的时间为0.177s，不满足动作时间。 1070ms后重合闸动作，持续时间为78ms，期间中性点零序电压最高达到Umax0=53.147V（对应一次5.42kV）, 中性点零序电压＞12V（低值灵敏段定值）持续时间0.28ms，去除主变高压侧零序电压大于40V的时间0.088s，基本在0.2s左右，可以看做临界值，中性点零序电压连续超过20V的时间为0.2s，满足动作时间，故发电机零序电压保护动作停机。
保护动作后分别调取保护装置、故障录波器波形曲线，发现发电机出口1PT相电压、零序电压、中性点零序电压动作趋势一致，符合系统单相故障动作波形，排除保护采样单元故障造成保护误动的可能。
通过对保护动作波形的分析及保护定值的检查，确定#4发电机解列系发电机定子接地保护灵敏段动作引发。发电机灵敏段定子接地保护动作时间为0.2s。
当系统发生区外单相接地故障时，零序电压通过设备对地杂散电容、主变高低压侧耦合电容，在发电机中性点会产生耦合电压，由于缺少主变、发电机的容抗资料，经估算可知线路接地时中性点零序电压最高可达32V，易满足满足发电机定子接地灵敏段保护动作条件:＞12V、＞0.2s，保护出口。
图五、主变高压侧单相接地机端零序电压计算等效图
通过对比#3发变组录波图可知，#3发电机出口PT零序电压、发电机中性点零序电压最大值及持续时间均远小于#4发电机组。原因就在于#3主变中性点为接地系统，#4为不接地系统。同步对比#5#6发变组（发电机中性点接地方式为经接地变高阻接地）其中性点零序电压最大值及持续时间远小于#4发电机组。
5 故障反映问题及防范措施
《大型发电机变压器继电保护整定计算导则2012》中指出：主变耦合电压可能引起基波零序过电压保护误动作。因此，定子单相接地保护动作电压整定值或延时应与系统接地保护配合，可分为三种情况：（1）动作电压若已躲过主变压器高压侧耦合到机端的零序电压，在可能的情况下延时应尽量取短，可取0.3~1.0s（2）具有主变高压侧系统接地故障传递过电压防误动措施的保护装置，延时可取0.3s~1.0s；（3）动作电压若低于主变压器高压侧耦合到机端的零序电压，延时应与高压侧接地保护配合。高定值段的动作电压应可靠躲过传递过电压，可取15%~25%U0n，延时可取0.3s~1.0s。可以看出本次误动作的保护动作时间与导则不符，追其原因为由于前几年系统内多台发电机发生定子接地，由于保护动作时间较长导致重大设备事故，故电科院单独发函要求系统内电厂将定子接地保护动作时间由原0.5s统一调整为0.2s。在实际运行中，发电机中性点经接地变接地方式较为普遍，经消弧线圈接地方式较少，对比该厂两种接地方式可以看出，经消弧线圈接地方式时其耦合电压的值与持续时间均远大于经配电变高阻接地方式，而且其与主变中性点接地方式联系紧密，故未发生大规模保护误动现象。为防止此类事故的再次发生，该厂结合实际及导则，对动作时间进行调整为0.3s。
继电保护是电力系统能够正常运行的重要保障，而整定计算则是继电保护装置可靠运行的关键，发电机保护定值的设定除依据保护动作判据外，在很大程度上需要结合设备现场安装、运行的实际情况而调整，应严格按照新颁布的《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。定值的调整应慎之又慎。
参考文献
(1)DLT-684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》
（2）RCS-985发电机变压器成套保护装置技术使用说明书》南京南瑞继保公司 2004年9月
(3）高春如《大型发电机组继电保护整定计算与运行技术》，中国电力出版社 2006年1月
作者简介
邓仕斌，华能威海发电有限责任公司，长期从事继电保护工作，
论文作者:邓仕斌
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：动作论文; 故障论文; 电压论文; 发电机论文; 定子论文; 线路论文; 过电压论文; 《电力设备》2016年第13期论文;