中性线断路造成母差保护误跳闸
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第3 8 卷第7 期电力系统保护与控制V 0 1 3 8N o 7兰Q!Q 笙兰旦!旦里2 1 1 1 兰z!翌里竺!塑旦翌竺垒g 竺璺!翌!坐!:垫!竺中性线断路造成母差保护误跳闸杨卫东,金东海,王新宪(华北油田水电厂,河北任丘0 6 2 5 5 2)摘要:1 1 0k v 母差保护误动作跳闸后,排查了相关电流互感器饱和、损坏、极性接线错误、二次回路短路及母差保护装置本身故障等原因,采用带负荷进行回路测试分析,发现2 带主变电流互感器二次负载异常,进一步检查出中性线在母差保护屏电流端子排处断路,二次侧没有了零序回路,使区外故障造成了误动作跳闸中性线断路隐蔽性极强,潜在危害性极大,对此提出了加强二次回路的细致检查、生产厂家研发检测技术等措施,以防范类似事故的发生关键词:母线;差动保护;中性线;断线;跳闸I n c o r r e c tt r i pb yb u sd i f f e r e n c ep r o t e c t i o nd u et ob r o k e nn e u t r a ll i n eY A N GW e i-d o n g,J I ND o n g h a i,W A N GX i n-x i a n(W a t e ra n dE l e c t r i c-p o w e rC o m p a n yi nN o r t h C h i n aO i lF i e l d,R e n q i u0 6 2 5 5 2,C h i n a)A b s t r a c t:A R e ro n e1 1 0k vb u sd i f f e r e n c ep r o t e c t i o nt r i p p e db r e a k e r si n c o r r e e t l y,t h ei s s u e s s u c h 勰s a t u r a t i o no rb r o k e nd o w no fc u r r e n tt r a n s f o r m e r,i m p r o p e rp o l a r i t y,s h o r t-c i r c u i to fs e c o n d a r yl o o p,f a u l to fb u sp r o t e c t i o nr e l a yw e r ee x c l u d e do n eb Yo n e T h e n,t h ea b n o r m a ls e c o n d a r yl o o pl o a do ft h ec u r r e n tt r a n s f o r m e ro f2#p o w e rI x a n s f o r m e rw a sf o u n db vI o a dt e S to ft h eI o o p B r o k e no ft h en e u t r a ll i n ea tt e r m i n a lb o a r di nb u sp r o t e c t i o np a n e lw a sf o u n da tl a s t T h ei n c o r r e c tt r i pd u et Os h o r tc i r c u i tb e y o n dp r o t e c t i o nb o u n dW a sa r i s e nf r o ms h o r t a g eo fz e r os e q u e n c el o o p B r o k e no fn e u t r a ll i n ei Se a s yt Oc o n c e a li t s c l f I th a sg r e a tp o t e n t i a lh a r m T h i sp a p e rp r o p o s e st Os t r e n g t h e ni n s p e c t i o no ns e c o n d a r yl o o pf o rm a i n t e n a n c ep e o p l ea n dR&Do fw a t c h d o gd e v i c ef o rm a n u f a c t u r e r S ot h a tt h i sk i n do fi n c i d e n tw i l lb ea v o i d e d K e yw o r d s:b u s;d i f f e r e n c ep r o t e c t i o n;n e u t r a ll i n e;b r e a kl i n e:t r i p中图分类号:T M 7 7文献标识码:B文章编号:1 6 7 4-3 4 1 5(2 0 1 0)0 7-0 1 2 9-0 30引言发电厂和变电站的母线,是汇集和分配电能的重要部件,母线差动保护是确保快速而有选择性地切除母线故障,保障系统安全稳定的重要保护。母差保护牵涉到母线上运行的各个一次元件,它的可靠性关系到系统的安全运行。若不是母线故障却引发母差保护误动造成母线全停的后果是非常严重的。华北油田水电厂任东2 2 0k V 站1 1 0k V 母线型式为双母线单分段带旁路,主接线简图见图l,母线差动保护装置为B P-2 A 型。图I1 1 0 k V 主接线简图F i g 11 1 0k Vp r i m a r yd i a g r a m2 0 0 5 年5 月2 7 日1 5 点3 5 分,1 1 0k v4 乙母差保护突然动作,运行在该母线上的1 0 2、1 4 5、1 1 6、1 1 7、1 0 3 断路器跳闸,造成油田大面积停电。1事故时的运行方式k V 4 乙母1#主变1 1 0k V 侧断路器1 0 1、出线1 2 0、1 1 1、1 1 2、1 1 5 运行于l l Ok V4 甲母线,2#主变1 1 0k V 万方数据1 3 0 电力系统保护与控制侧断路器1 0 2、出线1 1 6、1 1 7、1 0 3 运行于1 1 0k v4乙母线,1 1 0k V5 母线与1 1 0k V4 乙母线通过母联1 4 5 相联,出线1 1 3 运行于1 1 0k V 5 母线,分段断路器1 4 4 在断开位。2 一次、二次设备检查(1)当时天气很好,检查、试验1 1 0k v4 乙母线上的一次设备没有发现任何问题。(2)检查1 1 0k V4 乙母线二次设备时,发现在母差保护动作同时,出线1 1 6 微机保护装置发出了距离l 段保护动作信号,根据这一信息,安排线路维护人员进行巡线检查。(3)从B P-2 A 微机母差保护装置提取了故障录波图见图2,L 1 3A、L 1 3B、L 1 3C 为1 0 2 断路器电流,L 1 4A、L 1 4、为断路器电_ BL 1 4C1 1 6流,I D _ A、I D _ B、I D C 为差动电流。量置一比:麓叠I,:i 一;迤:,);f、,(!;_):;l5图2 故障录波图F i g 2R e c o r do f f a u l tw a v e3 原因分析及故障点查找差动保护是利用基尔霍夫电流定律工作的,流入母线的电流与流出母线的电流大小相等,方向相反,母差保护不会动作,反之动作。1 0 2 断路器三相电流为流入1 1 0k V4 乙母线的电流,1 4 5、1 1 6、1 1 7、1 0 3 断路器的三相电流为流出1 l Ok V4 乙母线的电流。从图中看磊 O、五e=O,说明流入母线的A 相、B 相电流与流出母线的A 相、B 相电流抵消了,而流入母线的c 相电流与流出母线的C 相电流不等,产生峰值为1 5A 左右的差流,远远大于差动定值3 5 7A,致使1 1 0k V4 乙母差保护动作。从录波图上看1 0 2A、C 相电流均突然增大,且大小相等,方向相反,但1 1 6 只有A 相突增,非常可能为1 1 6 线路发生A、C 相短路故障,但C 相电流不知什么原因没有变化,从而在母差保护装置内产生了差流。故障值达到了1 1 6 距离1 段保护和母差保护动作值,且距离l 段保护、母差保护跳闸时间均为0S,所以同时动作跳闸。线路发生故障,该线路距离保护跳闸是正确的,但对母差保护来说,线路故障是区外故障,母差保护动作行为是错误的。造成母差保护误动作原因可能为:(1)1 1 6 穿越性故障电流使电流互感器饱和而引起不平衡电流。(2)相关电流互感器二次接线极性有错误。(3)1 1 6C 相电流互感器故障,不能进行电流的传变或C 相电流回路在某处开路。(4)1 1 6C 相母差电流回路C 3 1 0 与中性线N 3 1 0在某处短路,使电流不能流入母差保护装置内。(5)B P-2 A 微机母差保护装置的儿6 单元电流模块、A D 转换回路有故障。参与现场分析的人员通过细致的工作排除了上述几种可能,同时巡线人员报告了检查结果:1 1 6线路发生A 相对地短路故障,不是A、C 相短路。在上述检查均未找出母差保护动作真正原因的情况下,决定母差保护暂时退出运行,恢复1 0 2、1 4 5、1 1 6、1 1 7、1 0 3 原运行方式,带负荷进行电流互感器性能及其回路测试分析。即测量母差保护各电流互感器的二次电流大小、方向及其端口电压降,比较各电流互感器的二次负载,分析电流互感器二次回路的工作状态。通过检查,发现1 0 2 电流互感器的母差保护二次负载异常,进一步检查回路接线发现该电流互感器二次侧中性线N 3 1 0 在母差保护屏电流端子排处断路了,原因终于找到了。经分析,中性线断路后二次侧就没有了零序回路。线路A 相故障时A 相二次故障电流因无零序回路而从B、C 相二次回路返回,此过程中的二次电流的分布与A 相发生区外故障而B、C 相发生区内故障的状况相同,B、C 相的差动保护均有可能动作。本次事故C 相差动误动作而B 相未动作与B、C 相电流互感器的暂态特性、二次回路阻抗、差动保护动作特性等因素有关。母差保护中性线断路,隐蔽性极强,在系统正常运行时,运行维护人员查看装置的电流显示是发现不了的,咨询过几个生产微机母线差动保护设备 万方数据杨卫东,等中性线断路造成母差保护误跳闸1 3 1 的厂家,均没有检测中性线断路的功能。通过这次事故,用户和母线差动保护设备生产厂家,必须充分认识到中性线断线的潜在危害性,加强母差保护的生产、运行维护的技术工作,制定相应措施并严格落实,以防范类似事故的发生,保证动作的灵敏性、可靠性,提高电力系统的稳定性。4 防范措施(1)举一反三,全面检查母差保护各电流回路的接线是否存在类似问题,以消除事故隐患。(2)众所周知,母差保护投入运行很难停下来检修,加强对母差保护二次回路定期检查,不但要查看显示的数据是否正常,还有重点检查二次线是否有开路、虚接的现象,在运行时进行细致的检测,必要时停运母差保护装置进行检修。(3)母差保护比其他保护具有更高的安全性,建议生产厂家研发检测技术,在中性线断路时能够及时报警,提醒维护人员马上处理,杜绝区外故障引发母线差动保护误动作。收稿日期:2 0 0 9 1 2-1 4;修回日期:2 0 1 2 0 9作者简介:杨卫东(1 9 6 0-),男,本科,工程师,从事电力企业管理工作:金东海(1 9 6 4-),男,本科,工程师,从事电力企业管理工作:王新宪(1 9 6 7-),男,本科,工程师,从事电力系统继电保护工作E m a i l:1 3 8 3 2 7 5 9 5 3 0 1 3 9 c o m(上接第1 1 1 页c o n t i n u e df r o mp a g e1 1 1)误上电保护在发电机并网后自动退出运行,解列后自动投入运行。但为了防止保护在并网后可能的误动,在并网后退出该保护压板,在解列前投入该压板。图3 误上电保护的动作逻辑F i g 3P r o t e c t i o nl o g i co fi n a d v e r t e n te n e r g i z a t i o n2 2 发电机断路器的断口闪络保护接在2 2 0k v 及以上电压系统中的大型发电机一变压器组,在进行并列过程中,断路器合闸之前,作用于断口上的电压,随待并发电机与系统待效电源电动势之间角度差的变化而不断变化,当角度差为1 8 0。时,其值最大,为两者电动势之和。当两电动势相等时,则有两倍的运行电压作用于断口上,有时要造成断口闪络事故。发电机刚退出运行之后也可能发生此事故。断口闪络给断路器本身造成损坏,并且可能由此引起事故扩大,破坏系统的稳定运行,此外,闪络一般是一相或两相闪络,一是要产生冲击转矩作用于发电机上,二是要产生负序电流,在转子上引起附加损耗,威胁发电机的安全。为尽快排除断口闪络故障,在大机组上可装设断口闪络保护。为了防止非同期合闸后开关发生多次重合闸,同期合闸继电器应采用快速返回的继电器,确保合闸脉冲只能合闸一次,同时在同期开关合闸回路必须具备开关防跳跃功能。3 结束语同期装置是发电厂的重要自动装置,其直接影响着发电机的安全与寿命,这种冲击的累积将会给发电机造成致命的伤害。因此必须重视发电机同期回路的设计、试验,确保不发生非同期事故。同时必须重视发电机非同期保护,以将损失降到最小。参考文献E 1 D L T5 1 3 6 _-2 0 0 1,火力发电厂、变电站二次接线设计规程【M】北京:中国电力出版社,2 0 0 2 2 王维俭电气主设备继电保护原理与应用【M】北京:中国电力出版社,2 0 0 1 收稿日期:2 0 0 9-0 5-1 1;修回日期I2 0 0 9 0 7-2 2作者简介:孙浩波(1 9 7 0-),男,工程硕士,高级工程师,从事继电保护工作E-m a i l:y d s ws h b 1 6 3 c o r n 万方数据中性线断路造成母差保护误跳闸中性线断路造成母差保护误跳闸作者:杨卫东,金东海,王新宪,YANG Wei-dong,JIN Dong-hai,WANG Xin-xian作者单位:华北油田水电厂,河北,任丘,062552刊名:电力系统保护与控制英文刊名:POWER SYSTEM PROTECTION AND CONTROL年,卷(期):2010,38(7)被引用次数:0次 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 郭晓冬.赵安国.仇新宏.GUO Xiao-dong.ZHAO An-guo.QIU Xin-hong 微机母线差动保护在复杂中低压母线的应用-江苏电机工程2008,27(6)中低压母线加装母线保护有利于母线上各设备的安全.微机母线完全差动保护具有动作迅速,性能可靠的特点,能够很好满足中低压母线保护快速性与选择性的要求.针对中低压复杂的电气主接线和较为灵活的运行方式,提出了母线保护配置的基本原则,结合具体实践,在详细地分析保护配置方案存在的保护协同配合问题的基础上,提出了2种新颖的解决方法.实践证明了上述方法的有效性.2.期刊论文 郭卫明.GUO Weiming 西门子接地极母线差动保护原理及误启动原因-高电压技术2006,32(9)为了解西门子接地极母差保护误动原因,基于贵广直流输电系统接地极母线差动保护(EDP)的配置方式,结合接地极母线差动保护的原理,深入分析了接地极母线差动保护在直流系统不同运行状态下的差流算法和动作判据.根据贵广直流输电系统中接地极母线差动保护与直流站控系统、极控系统之间的相互配合关系及该保护的实际运行情况,认为直流系统运行状态丢失导致该保护的误启动进而提出了直流保护系统对直流系统运行状态识别的改进方法,为日后直流输电系统的安全运行提供借鉴作用.3.会议论文 徐光福.陆于平.吴崇昊 电子互感器应用环境下母线差动保护采样数据采样频率转换算法 2006 在电子式互感器应用环境中,母线差动保护连接采样频率各不相同的ECT 时,需要将原始采样频率不同的采样数据转换为同一采样频率。本文提出了时域连续有限冲激响应(TCFIR)滤波器的概念,并以此为基础构造了连续数字低通滤波器,从高采样率的电子互感器中抽取出与低采样率电子互感器同步的采样值,从而完成母线采样值差动保护。仿真结果证明,该方法计算精度高且计算量小,满足了母线差动保护的实时性和精度要求,有利于提高母线差动保护的应用适应能力。4.学位论文 吴崇昊 特高压母线差动保护研究 2008 电网容量的增长和互联规模的扩大对远距离大容量输电技术的需求推动了特高压输电技术的发展。母线是电力交换的枢纽,是特高压电网的重要组成部分。母线短路故障如果不能快速切除,将破坏特高压电力系统的安全稳定运行。本文针对特高压母线故障规律及其对母线差动保护的影响,研究了特高压母线差动保护的原理新问题,主要研究内容如下:(1)研究了特高压母线故障电磁暂态规律。提出了一种复杂电网络频域计算方法,计算求解了母线短路故障电流暂态分量的各特征量,分析总结了其变化规律。建立了1000kV特高压试验示范工程的时域仿真模型和自动批量仿真工具,对特高压母线故障的各种故障和系统参数组合下母线差动保护的动作行为进行了研究。结合故障电流暂态分量的变化规律,分析了故障电流各暂态分量影响母线差动保护动作特性的规律和机理。(2)研究了故障电流暂态高频分量延迟特高压母线差动保护区内故障动作速度的问题,提出了谐波相量差动保护原理作为解决措施。(3)针对特高压母线故障电流中非周期分量衰减时间常数高的特点,研究了特高压母线差动保护的抗CT饱和判据和CT饱和过程中的母线差动动作判据。提出了基于CT线性传变区周期性的抗CT饱和判据和配套的母线差动保护方案。利用CT饱和时线性传变区周期性出现的规律,在线性传变区内进行采样值差动判断,在保证区外故障CT饱和闭锁可靠性的前提下,改善母线差动保护的发展性故障动作速度和灵敏度。(4)研究了特高压双断路器主接线形式在多断路器串规模下的区内故障电流流出比例,分析了区内故障流出电流的变化规律和对母线差动保护的影响。分析了母线差动保护比例制动特性在提高抗区内故障流出电流能力和提高区外故障制动可靠性时面临的困难。为解决这一问题,提出了按支路计算制动电流的母线差动保护三折线比例制动特性,可以在不损害区外故障制动能力的前提下提高特高压母线差动保护的抗区内故障电流流出能力。(5)针对特高压CT大变比和轻负荷的特点,研究了CT在小电流下的传变特性,提出了基于不平衡电流变化估计的CT断线判据,以兼顾CT断线的灵敏度和误判率。提高轻载情况下的CT断线检出灵敏度,并防止各支路负荷电流发生较大突变时误判。(6)研究探索了应用电子式电流互感器(ECT)改善特高压母线差动保护性能。提出了ECT配置方案、ECT与母线保护装置的过程层网络拓扑和系统结构、时间同步系统方案的建议。研究了ECT输出的数字化电气量信号用于母线差动保护需要解决的重采样数据处理问题。明确了这一问题属于多抽样率数字信号处理的研究领域和范畴。建立了母线差动保护重采样数据处理问题的特性分析方法框架。提出了两种适用于母线差动保护的快速短窗变抽样率重采样处理的新算法,基于时域连续有限冲激响应滤波器的算法和优化设计的过采样法。研究了引入ECT对特高压母线差动保护配置、原理和性能的影响,提出了特高压母线差动保护配置和原理的简化和优化调整方案。5.期刊论文 田刚 母线差动保护在倒闸操作中的投退-科技信息(科学教研)2007(22)母线保护装置是正确迅速切除母线故障的重要设施,它的拒动和误动都将给电力系统带来严重危害.母线倒闸操作是电力系统最常见也是最典型的操作,因其连接元件多,操作工作量大,对运行人员的综合操作技能也提出了较高的要求.基于一次设备的客观实在性,运行人员对一次设备误操作所带来的危害都有一个直接的较全面的感性认识.但对母线差动保护在倒闸操作过程中进行的一些切换、投退操作则往往认识模糊.6.期刊论文 韩卫民.杨乘胜 浅析中阻抗母线差动保护整流回路反措-继电器2004,32(23)介绍了中阻抗母线差动保护原理,定性地分析推理了中阻抗母线差动保护的制动特性,明确了保证中阻抗母线差动保护正常工作的必要条件,结合现场事故情况,从而验证了该保护整流回路的反事故措施,并浅析其必要性.7.期刊论文 万君.王征.杨敏.WAN Jun.WANG Zheng.YANG Min 基于拓扑原理解决母线差动保护闭锁方案-水电自动化与大坝监测2008,32(5)基于拓扑原理的数字式母线差动保护是将开关、刀闸、电流互感器等辅助信号输送给保护的中央控制单元,形成母线保护映像.由于一次系统倒闸操作及二次回路设备运行状况所限,不可避免会造成二进制输入状态的多种不确定性.针对参与形成母线保护映像的各个拓扑项,分析了影响母线保护逻辑判断的诸多因素,并对隔离刀闸告警、母线差流告警等进行约定,较好地解决了母线差动保护闭锁方案.运行实践和应用结果表明,该保护拓扑原理的应用达到了预期的效果.8.期刊论文 唐杰.常鲜戎.宋振红.侯建涛.王兰涛.TANG Jie.CHANG Xian-rong.SONG Zhen-hong.HOU Jian-tao.WANG Lan-tao RCS-915型微机母线差动保护原理及应用改进-继电器2008,36(2)RCS-915型微机母线保护装置,适用于各种电压等级的单母线、单母线分段、双母线等各种主接线方式.装置设有母线差动保护等保护功能.但在实际试验及应用中,作者发现:母联开关在分位,母线电压正常,而PT二次侧连接的电压保险或电压空气小开关出现故障,即二次电压不能正确反映一次电压的情况下,故障发生在故障死区时,母差保护会出现误判现象,跳开非故障母线,从而导致停电范围的扩大.通过对差动保护逻辑框图的深入分析,文中给出了解决此问题的方法,从而避免了非故障线路的误动,减少了停电范围,有着非常重要的工程实用价值.9.学位论文 邹宁 数字式母线差动保护中新型抗TA饱和策略的研究 2004 母线是电力系统的重要组成元件之一,由于其主接线形式种类繁多、复杂,连接的电气元件众多,母线的保护具有特殊性.目前母线保护主要采用电流差动保护原理,但其性能一直以来都受到母线区外故障TA饱和的困扰.随着系统容量的日益增大,系统的时间常数很大,导致故障时暂态过程的延长,TA饱和的问题更加突出.因此对母线差动保护抗TA饱和的能力提出了更高的要求.论文围绕母线差动保护如何抗TA饱和这一焦点问题展开研究,主要工作包括以下几个方面:1.对TA饱和的机理进行深入分析;在此基础上建立了母线区外故障情况下的TA饱和数字模型,并用MATLAB编程实现,由引得到TA稳态饱和与暂态饱和时TA励磁电流和二次电流的波形,将其与实际的TA饱和录波波形进行比较,总结出TA饱和时励磁电流和二次电流的波形特征;2.讨论了数字式母线差动保护方案中的各个组成元件,详细分析了基于相量的比率制动差动保护元件的构成方式,评价了其在母线区内故障存在汲出电流和区外故障TA存在传变误差情况下的性能;3.根据TA饱和时的差流波形特征构造一TA饱和指标器;在此基础上提出了基于TA饱和指示器的母线差动保护方案,通过TA饱和指标器,自适应地调整比率制动差动保护的制动系数;4.在MATLAB中建立母线差动保护的Simulink仿真模型,对基于TA饱和指标器的母线差动保护方案进行仿真试验,试验检验了各种故障情况下此差动保护方案的性能.仿真结果表明方案能有效防止母线区外故障TA发生饱和时差动保护误动作,而在发生区外转区内的转换性故障时能可靠动作.论文的最后总结了所进行的研究工作,并对后续工作予以展望.10.期刊论文 刘文华 关于带负荷测试母线差动保护的探讨-电力安全技术2006,8(1)根据母线差动保护的基本原理,介绍了带负荷测试母线差动保护应测试的主要数据,包括差流或差压、电流幅值和相位以及母线的潮流值等,探讨了对所测试数据的分析方法,判断保护平衡系数的整定和二次接线的正确性.本文链接:http:/
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