关于热电厂110KV母线差动保护误动的研究

发表时间:2018/7/26   来源:《基层建设》2018年第18期   作者:徐芳
[导读] 摘要:对于电网的安全稳定运行来说,母差保护占有重要地位,对热电厂110KV母线差动保护误动情况进行分析,并提出一定防范措施,可以保证电网的安全运行,保证热电厂运营效益。
        大唐八〇三热电厂  甘肃兰州  732850
        摘要:对于电网的安全稳定运行来说,母差保护占有重要地位,对热电厂110KV母线差动保护误动情况进行分析,并提出一定防范措施,可以保证电网的安全运行,保证热电厂运营效益。本文首先对线差动保护原理作出阐述,然后结合实例,对我国某热电厂110KV母线差动保护误动情况进行分析,并提出一定防误动措施,希望可以对业内起到一定参考作用。
        关键词:热电厂;110KV;母线差动保护;误动情况
        前言
        母线差动保护主要是根据收支平衡原理来进行判断、发出动作,主要包含母线完全差动保护与不完全差动保护两种类型,其本身具有可靠性、安全性、灵敏性与快速性特点。在热电厂110KV电网中,如果母线差动保护出现误动情况,就会对热电厂的可靠运营造成不利影响。
        一、母线差动保护原理
        母线差动保护主要构成部分为分相式比率元件,差动保护主要包含了各段母线小差回路与母线大差回路。母线大差主要指的是除了分段开关、母联开关以外所有支路电流所组成的差动回路,如果受保护母线出现故障情况,那么和其相连支路断路器会及时断开,多断开支路断路器处于母线范围内,一般情况下,如果超出此范围,就不会有断开情况出现。传动保护如果有动作出现,那么就会造成停电现象,因此,相关部门十分重视母线差动保护的正确动作,为让母线差动保护动作正确性得到保证,首先需要对所有电流回路接线正确性予以高度重视。在继电保护二次接地安全保证基础上,为让各点电位差得到有效避免,在电流互感器二次回路、通电电压中只能有一点和地网接入。如果有多点同时接地,那么就有可能让电位差进入回路,可能有分流情况出现,在故障发生时,保护装置可能会有误动作出现[1]。
        二、热电厂110KV母线差动保护误动分析
        (一)热电厂110KV母线差动保护误动情况介绍
        在我国某热电厂中,采用110KV母线差动保护为中阻抗比率制动原理,在2016年5月,该热电厂运行方式为:甲母线是空母线,所有元件倒到乙母线运行,母线开关为断开状态,110KV乙线检查,开关带令操作,此时乙线为合位状态,在乙线开关断开后,带电合乙线接地刀闸,发现乙线出现三相金属性永久短路故障。
        在此过程中,乙线为零序Ⅰ段保护动作,乙线跳闸,在1.5s之后,开始重合闸动作,在三相故障处重合,此时,该热电厂110KV乙母线差动保护装置动作,并对乙母线所有元件予以跳开。运行维护人员对保护动作情况进行检查,发现此情况主要为乙母线差动出口保护动作信号掉牌、差动保护动作、乙线零序Ⅰ段、重合闸动作信号掉牌。
        (二)热电厂110KV母线差动保护误动情况分析
        1.计算结果
        该热电厂针对此短路情况进行详细计算,发现在乙线中,故障短路电流大约是11.9561KA,而乙线所提供短路电流大约是9.643KA,其中2#变、3#变、4#变、5#变及6#变所提供的短路电流分别是0.633KA、0.229KA、0.533KA、0.242KA、0.675KA。之后,相关工作人员针对故障录波图对其展开了具体的计算分析工作,经过计算,发现在第一次故障发生时,该热电厂乙线三相CT具有多程度饱和,三相电流不平衡使得零序具有较大零序电流出现,通过测量,发现电流有效值已经可以达到零序Ⅰ段动作值,保护动作行为具有正常性。而在1.5s后,发生重合闸动作,母线差动保护区外出现故障动作,这使得该热电厂110KV升压站出现停电事故。
        2.具体分析
        针对此次110KV母线差动保护误动情况导致的热电厂110KV升压站停电事故,对其进行分析,工作人员认为这主要是因为母线保护装置在区外的故障导致装置误动作,这对这一情况,工作人员对母线差动保护装置展开了详细的检查与试验,经过试验,发现在乙母线A相选择元件当中,有一处于桥式整流回路的二极管发生击穿损坏。而就在不久之前的母线B相接地故障中,此保护装置还可以进行正确动作。所以,工作人员可以明确此二极管被击穿主要是因此次故障导致[2]。
        结合故障录波图进行具体分析,发现第一次故障切除时间约为100ms,第二次故障切除时间约为120ms,保护装置出口动作时间约为10ms。所以,工作人员可以判定第二次故障产生的冲击使得此二极管受到击穿,进而让保护装置A相差回路阻抗值发生改变,经过具体测量,发现稳态时差回路阻控大约是71.6Ω,在B相、C相之间,其差回路阻抗值大约是104Ω,其制动系数并没有任何改变出现,和原来相同,依然是0.8。详细检查装置其他回路,并没有发现其存在问题,而技术指标均能和出厂要求相符。
        在该热电厂中,主要采用中阻抗比率制动原理来设置保护装置,在有区外故障CT饱和情况出现时,为保证装置没有误动作情况出现,需要其满足公式要求。其参数确定如图1所示。
        
        图 1 参数确定图
        结合图1,在测定相关参数后,可以对进行计算,进而衡量其是否和公式要求相符。计算方法如公式(1)所示。
              (1)
        结合公式(1),经过现场测定,发现RFLH1A相是0.2Ω,RFLH2A相是11Ω,在方程中进行代入计算,可以得出R2BLH为261Ω,在该热电厂中,乙线短路电流经测量是11.9536KA,CT为饱和状态,在稳态条件下,可以测量出回路电阻抗值,即71.6Ω,将其在稳定方程中进行代入计算,发现依然可以对保护装置区外故障CT保护可靠不动稳定公式要求予以满足,但是保护装置所处位置依然为动作区边缘。
        对其故障进行现场模拟试验,发现此保护装置并没有出现动作。在动模试验中心开展动模试验,对相关模型进行构建,通过试验,可以进一步得出结论。二极管本身具有非线性特点,在因第二次故障电流而击穿时,其阻抗特性具有非线性特点,而差回路阻抗值会从稳态条件下的71.6Ω降低11.6Ω。在此条件下,无法让保护装置稳定方程要求得到满足,在有区外故障CT保护情况发生时,和制动电压UZ相比,工作电压UG要更大一些,保护装置会有误动情况出现。
        通过动模试验,可以得到该热电厂110KV母线差动保护误动原因,即在第二次重合情况发生时,母差保护选择元件整流二极管被击穿,这会让母差保护差回路阻抗值下降,在正常情况下,其母差保护差回路阻抗值会从104Ω减少至60Ω,这无法让保护装置区外故障CT保护可靠不动方程要求得到满足,会让区外故障母线保护装置出现误动作情况。
        通过对此二极管进行及时更换,并详细检查检验母线保护装置,发现此问题得到了有效解决,可以让各项技术要求得到满足[3]。
        (三)母线差动保护误动防范措施
        针对热电厂母线差动保护误动情况,需要做好四项工作进行有效防范:(1)需要增强继电保护人员及其他工作人员技术培训力度,需要加深工作人员对母差保护原理的认识,防止因人为因素使得定检质量降低,同时,需要对包含母差保护在内的技术管理力度予以加强,在制度上确保二次设备运行维护水平。(2)需要开展二极管正向导通特性、反向截止特性的试验活动,在母差定期检查项目中纳入保护动作特性试验与制动特性试验,并在检修过程中不断补充其他内容。(3)需要在调试大纲中增加二极管制动特性这一检查项目,保证工作人员可以及时发现装置隐患,通过定期检查装置可以得到相关结论。与此同时,需要适当引进具有装置自检功能的微机型母差保护,提升检查智能性。(4)需要依照严格规定周期定检继电保护元件,需要确保母差保护动作的无误性、正确性,对安全自动装置进行规划、选择与安装,合并针对电网崩溃、系统稳定破坏情况制定相关解决预案,为电网运行安全性提供保障。
        结论:综上所述,针对热电厂110KV母线差动保护误动情况实际案例进行分析,可以发现造成此次误动情况的主要原因为二极管的击穿损坏,在对其进行更换后可解决此问题。通过增强继电保护人员及其他工作人员技术培训力度、开展二极管正向导通特性、反向截止特性进行试验活动、增加二极管制动特性检查项目等措施,可以对热电厂110KV母线差动保护误动现象进行有效防范。
        参考文献:
        [1]徐勤超,李业锋,李文利.110kV主变差动保护误动作事故分析[J].农村电气化,2018,03:34-37.
        [2]谢岳.110kV变电站主变压器差动保护误动分析[J].科技与创新,2017,01:151-152.
        [3]徐勤超,徐希霁,郭海滨.一起110kV线路电流差动保护误动作事故分析[J].山东电力技术,2017,4404:77-80.
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