廣州蓄能水電廠500kV母線差動(dòng)保護(hù)故障分析

對(duì)廣州蓄能水電廠500?kV母線差動(dòng)保護(hù)故障進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)各相電流互感器進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)并相互對(duì)比，得出了故障產(chǎn)生的原因：由于一法蘭連接螺栓的絕緣套損壞，導(dǎo)致螺栓與母線套形成電流回路，使電流互感器出現(xiàn)寄生電流，造成母線差動(dòng)保護(hù)故障。

　　廣州蓄能水電廠500?kV主接線采用四角形接線，線路接入點(diǎn)形成的兩個(gè)母線T區(qū)，在線路保護(hù)安裝點(diǎn)以內(nèi)，由其本身的線路保護(hù)進(jìn)行保護(hù)。主變壓器并聯(lián)點(diǎn)處形成的兩個(gè)T區(qū)，采用母線差動(dòng)保護(hù)(以下簡(jiǎn)稱母差保護(hù))。

1　母差保護(hù)的原理及特性

　　廣州蓄能水電廠一期500?kV母差保護(hù)采用DIFE3110型高阻差動(dòng)保護(hù)，500?kV斷路器以QF1及QF2為一側(cè)，QF3及QF4為另一側(cè)，分別裝設(shè)兩套完全相同的高阻抗差動(dòng)保護(hù)87-1，87-2及87-3，87-4。分相由兩套DIFE3110型高阻抗繼電器構(gòu)成，采用被保護(hù)區(qū)域進(jìn)出的電流矢量比較原理，取出差流在電阻器R上產(chǎn)生的電壓值，作為測(cè)量值進(jìn)入繼電器內(nèi)部與閥值比較。當(dāng)外部有故障或無(wú)故障時(shí)，負(fù)荷電流I和I′在通過(guò)電阻器R時(shí)相位相反，幅值相等，電阻器R上的電壓降為零，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)保護(hù)區(qū)域內(nèi)部故障時(shí)，電流I和I′同相位使得對(duì)應(yīng)的故障電流在電阻器R上產(chǎn)生一定大小的電壓值，當(dāng)該值大于閥值時(shí)啟動(dòng)繼電器動(dòng)作出口，見(jiàn)圖2。保護(hù)整定值為：閉鎖電壓?UB=20?V，動(dòng)作電壓?UD=25?V。

　　保護(hù)動(dòng)作結(jié)果：出口跳QF1，QF2或QF3，QF4，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組或3號(hào)、4號(hào)機(jī)組跳閘，并啟動(dòng)故障錄波器。

2　87-3和87-4故障

　　1998年11月廣蓄電廠一期QF2斷路器檢修期間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)3號(hào)、4號(hào)機(jī)組在抽水工況運(yùn)行時(shí)，母差保護(hù)87-3，87-4發(fā)出閉鎖信號(hào)。測(cè)量母差保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)L3相有不平衡輸出，電阻器R上最高壓降21.5?V，且隨一次電流成正比例增加，超過(guò)了閉鎖電壓整定值。

3　故障查找與分析

　　1998年11月，對(duì)3號(hào)、4號(hào)機(jī)組及QF3，QF4斷路器不同運(yùn)行工況組合進(jìn)行測(cè)試，在QF3合閘，QF4斷開(kāi)時(shí)，三相差流在電阻器R上的壓降基本為零；當(dāng)QF3斷開(kāi)，QF4合閘時(shí)，L3相差流在電阻器R上的壓降較大，L1，L2相基本為零。判斷故障為QF4出線側(cè)L3相電流互感器54LRB006TI或54LRB007TI有問(wèn)題。為進(jìn)一步確定故障性質(zhì)，又對(duì)87-3，87-4二次電流回路進(jìn)行了對(duì)線及電流互感器極性試驗(yàn)，結(jié)果一切正常。同年12月進(jìn)行了87-3，87-4的二次電流回路功率六角圖檢驗(yàn)，由此可判斷電流互感器極性及接線正確。通過(guò)分析認(rèn)為：

　　a)可能QF4斷路器出線側(cè)兩組電流互感器有故障；

　　b)可能是電流互感器一次回路存在寄生回路，使二次產(chǎn)生不平衡輸出。

　　為此，重點(diǎn)檢查了QF4出線側(cè)法蘭螺栓的絕緣套，未發(fā)現(xiàn)故障。1999年2月，斷開(kāi)QF3及QF4，進(jìn)行電流互感器伏安特性試驗(yàn)。L3相的兩組電流互感器的伏安特性與QF4相截然不同。在重做L3相電流互感器伏安特性試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一法蘭連接螺栓發(fā)熱燙手，拆開(kāi)該螺栓絕緣套側(cè)螺母，發(fā)現(xiàn)絕緣套下部斷裂，使螺栓接觸母線套管接地。將該絕緣套更換后，重做電流互感器伏安特性試驗(yàn)。電流互感器伏安特性恢復(fù)正常。QF3，QF4投運(yùn)后，母差保護(hù)87-3，87-4不平衡電流消失，母差保護(hù)恢復(fù)正常。

　　絕緣套損壞后螺栓通過(guò)母線套管接地，螺栓與母線套形成電流回路。在此狀況下運(yùn)行，母線套管上產(chǎn)生一感生電流，使電流互感器感受到的電流為Ia＋I(xiàn)′a(Ia為一次側(cè)工作電流，I′a為感生電流)，Ia與I′a的方向相反。假設(shè)螺栓與法蘭完全金屬接觸，則Ia=I′a，故電流互感器感受到的電流為零。故障現(xiàn)象類似某組電流互感器斷線或極性接反的情況。

4　存在的問(wèn)題

4.1　電流互感器伏安特性

　　電流互感器型號(hào)為5P20，20?VA。從這次伏安特性試驗(yàn)的結(jié)果看，其拐點(diǎn)電壓約560?V，可能不能滿足高阻母差保護(hù)電流互感器需有較高拐點(diǎn)電壓(如大于800?V)的要求，應(yīng)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4.2　螺栓絕緣套損壞

　　引起這次故障的原因?yàn)槁菟ń^緣套破裂，使螺栓接地導(dǎo)致電流互感器出現(xiàn)寄生電流。雖然不能準(zhǔn)確探究螺栓絕緣套如何損壞，但也不排除在安裝時(shí)未用規(guī)定的力矩扳手，用力過(guò)大，使絕緣套破裂，長(zhǎng)期運(yùn)行中，振動(dòng)使螺栓接地。有鑒于此，對(duì)GIS交接試驗(yàn)應(yīng)加強(qiáng)全過(guò)程的質(zhì)量管理，并要求進(jìn)行母線所有電流互感器的伏安特性試驗(yàn)，防患于未然。