2月9日8點(diǎn)左右， 南二泵站4#機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中6#電機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組停機(jī)。

一、故障現(xiàn)象

7：52，南二泵站6號(hào)機(jī)組定速運(yùn)行1分鐘后，1號(hào)SFC帶4號(hào)機(jī)正在啟動(dòng)，6#機(jī)組保護(hù)“TRIP”燈亮，機(jī)組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。LCU的GP畫面顯示如下: ELECTRICAL POWER HEAVY FAULT, OVERALL DIFFERENT PROTECTION(87-SM), SR469 HEAVY FAULT。

保護(hù)裝置SR469的動(dòng)作事件數(shù)據(jù)如下：電機(jī)A相電流729A，B相電流636A，C相電流813A，A相電壓5.668kV，B相電壓5.678kV，C相電壓5.683kV，AB線電壓9.825kV，BC線電壓9.705kV，CA線電壓9.638kV，A相差電流151A，B相差電流0 A，C相差電流0 A。

10kV配電室 6#機(jī)組進(jìn)線開(kāi)關(guān)5613跳閘。

二、設(shè)備檢查

1．6號(hào)電機(jī)一次設(shè)備及機(jī)坑內(nèi)沒(méi)有聞到異味，電機(jī)本體及各部分溫度顯示正常，電機(jī)進(jìn)出線電纜沒(méi)有放電痕跡，電流互感器沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。對(duì)6#機(jī)本體、6#電機(jī)進(jìn)線開(kāi)關(guān)5613到6#電機(jī)主端子箱的進(jìn)出線電纜、6#電機(jī)電壓互感器、6#電機(jī)過(guò)電壓吸收器、避雷器等主設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。

2．6號(hào)電機(jī)保護(hù)裝置SR469外觀檢查正常，接線端子牢固無(wú)過(guò)流發(fā)熱痕跡，二次回路設(shè)備沒(méi)有聞到異味。

3．下載和分析主機(jī)保護(hù)裝置SR469故障記錄、泵站故障錄波記錄、SCADA系統(tǒng)電氣系統(tǒng)趨勢(shì)圖相關(guān)電氣量趨勢(shì)圖：

1）從6#主機(jī)保護(hù)裝置SR469下載故障時(shí)的事件記錄以及主機(jī)端電壓及各相電流波形數(shù)據(jù)：A相差電流為151A。

2）從110kV故障錄波器中調(diào)取并下載故障發(fā)生時(shí)的事件記錄及故障發(fā)生時(shí)的110kV、10kV母線電流波形：顯示故障發(fā)生時(shí)，10kV A相有明顯的差電流，A、B相電流明顯偏向時(shí)間軸的上半軸， C相偏向時(shí)間軸的下半軸，而差電流完全在時(shí)間軸的上方，差電流時(shí)間持續(xù)七個(gè)周波。6號(hào)電機(jī)發(fā)生故障同時(shí)，110kV母線ABC三相電流發(fā)生突變，發(fā)生突變的時(shí)間與機(jī)組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一致。

3)從SCADA系統(tǒng)電氣系統(tǒng)趨勢(shì)圖中調(diào)取故障發(fā)生時(shí)線路163開(kāi)關(guān)三相電流趨勢(shì)圖：顯示在故障發(fā)生時(shí)，三相電流都發(fā)生了突變。

通過(guò)上述故障記錄及波形判讀，可確定6號(hào)電機(jī)保護(hù)裝置SR469確實(shí)有差動(dòng)電流流入，A相差電流為151A，且差電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)七個(gè)周波，由于差動(dòng)保護(hù)定值為84A，A相差電流超過(guò)定值，使保護(hù)動(dòng)作。

4．回路檢查

2月11日和14日，對(duì)照日方所供圖紙對(duì)南二泵站6號(hào)機(jī)差動(dòng)保護(hù)二次回路進(jìn)行了檢查和確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)6號(hào)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)回路電動(dòng)機(jī)進(jìn)線電源開(kāi)關(guān)5613側(cè)差動(dòng)回路電流互感器的N線懸空（現(xiàn)場(chǎng)接法與日方東芝公司提供的圖紙一致，見(jiàn)圖一）。

圖一 電動(dòng)機(jī)保護(hù)二次接線圖

5．6#機(jī)組SR469保護(hù)裝置試驗(yàn)

1） 試驗(yàn)方法

（1） 按照日方電動(dòng)機(jī)保護(hù)二次接線圖（見(jiàn)圖一），用6個(gè)變比為40/1的電流互感器來(lái)替代6號(hào)機(jī)組進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)的差動(dòng)回路CT。

（2） 進(jìn)線側(cè)CT采用星形接法，三相電流線接入保護(hù)裝置，而中性線N點(diǎn)懸空，不接入保護(hù)裝置；出線側(cè)CT也采用星形接法，三相電流線和N線都接入保護(hù)裝置。

（3） 使用繼電保護(hù)測(cè)試儀P30作為電源，電流輸出線穿過(guò)CT的一次側(cè)并通過(guò)小電阻接通。試驗(yàn)中，繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出相位、相數(shù)、大小均可調(diào)的三相電流，模擬實(shí)際電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流。

（4）模擬接線圖（見(jiàn)圖二）

圖二 SR469差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室接線圖

2） 試驗(yàn)步驟和結(jié)果

試驗(yàn)所用SR469加入和泵站一樣的定值。鑒于泵站現(xiàn)場(chǎng)CT變比為1200/1，試驗(yàn)所用CT變比為40/1，所以試驗(yàn)所加一次側(cè)電流相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)電流30倍。

（1） CT一次側(cè)加入三相平衡電流，即三相電流大小相等，相差120°，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：當(dāng)一次側(cè)通過(guò)三相平衡的電流時(shí)，保護(hù)裝置的差流顯示為0，保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。

（2） 一次側(cè)某一相加入大的穿越電流，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：當(dāng)被保護(hù)區(qū)域外發(fā)生一次側(cè)單相接地時(shí)，故障電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)兩側(cè)CT，保護(hù)裝置顯示三相都會(huì)有差電流出現(xiàn)，即區(qū)間外單相有故障電流時(shí)，會(huì)在保護(hù)裝置三相差流檢測(cè)回路中產(chǎn)生差電流，導(dǎo)致裝置誤動(dòng)，差動(dòng)保護(hù)失去選擇性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明此種接線方式存在問(wèn)題。

（3） 一次側(cè)加入三相不平衡電流，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：在一次側(cè)出現(xiàn)三相不平衡電流時(shí)，二次回路中三相都會(huì)出現(xiàn)差電流，當(dāng)三相電流的的幅值和相角發(fā)生變化時(shí)，差動(dòng)電流會(huì)增加或減少，說(shuō)明此種接線在三相電流不平衡時(shí)會(huì)有差電流送入保護(hù)裝置。電機(jī)運(yùn)行中如果某時(shí)刻一次側(cè)瞬間有較大三相不平衡或諧波電流出現(xiàn)，都會(huì)有較大的差電流流入SR469的差流檢測(cè)回路，會(huì)造成保護(hù)裝置在被保護(hù)區(qū)間內(nèi)沒(méi)有故障的情況下發(fā)生誤動(dòng)。

（4） 一次側(cè)加入單相故障電流，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：當(dāng)被保護(hù)區(qū)間內(nèi)一次側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流較大，保護(hù)裝置顯示三相都會(huì)有差電流出現(xiàn)，且測(cè)量所得故障量與實(shí)際故障量相差較大。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明被保護(hù)區(qū)間內(nèi)單相有故障電流時(shí)，會(huì)在保護(hù)裝置其它兩相中產(chǎn)生差電流，證明此種接線方式存在問(wèn)題。

將差動(dòng)保護(hù)二次回路的兩側(cè)CT的N線都接入SR469裝置，進(jìn)行再試驗(yàn)

（5） 一次側(cè)某一相加入大的穿越電流，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：當(dāng)被保護(hù)區(qū)域外發(fā)生一次側(cè)單相接地時(shí)，故障電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)兩側(cè)CT，保護(hù)裝置顯示三相都無(wú)差電流出現(xiàn)，即區(qū)間外單相有故障電流時(shí)，不會(huì)在保護(hù)裝置任何一相中產(chǎn)生差電流，差動(dòng)保護(hù)具有選擇性。上表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明中性線N點(diǎn)都接入SR469可解決試驗(yàn)2中存在的問(wèn)題。

（6） 一次側(cè)加入三相不平衡電流，此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：在一次側(cè)出現(xiàn)三相不平衡電流時(shí)，二次回路中三相都無(wú)差電流出現(xiàn)，當(dāng)三相電流的的幅值和相角發(fā)生變化時(shí)，差動(dòng)電流都不會(huì)變化而仍然保持為0，說(shuō)明此種接線在三相電流不平衡時(shí)不會(huì)有差電流送入保護(hù)裝置。即，如果某時(shí)刻一次側(cè)瞬間有較大三相不平衡或諧波電流出現(xiàn)，都不會(huì)有差電流流入SR469的差流檢測(cè)回路，不會(huì)造成保護(hù)裝置在被保護(hù)區(qū)間內(nèi)沒(méi)有故障的情況下發(fā)生誤動(dòng)。上表試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明中性線N點(diǎn)接入SR469可解決試驗(yàn)3中存在的問(wèn)題。

（7） 一次側(cè)加入單相故障電流。此時(shí)試驗(yàn)結(jié)果如下：

結(jié)論：當(dāng)被保護(hù)區(qū)間內(nèi)一次側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)裝置顯示只有故障相會(huì)有差電流出現(xiàn)，且測(cè)量值與故障量相等，持續(xù)增加故障量，其他兩相仍無(wú)差流出現(xiàn)，說(shuō)明此時(shí)保護(hù)裝置能正確反映故障相別及其故障量的大小。上表試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明中性線N點(diǎn)接入SR469可解決試驗(yàn)4中存在的問(wèn)題。

三、結(jié)論及采取措施

1．綜合故障錄波的分析和模擬現(xiàn)場(chǎng)接線試驗(yàn)，得出下述結(jié)論：1#SFC帶4#電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，6#機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，在諧波濾波器開(kāi)關(guān)投入前和4#機(jī)啟動(dòng)瞬間，由于SFC的A相沖擊電流較大，而SR469差動(dòng)保護(hù)裝置二次接線不合理，電機(jī)兩側(cè)三相采樣電流的中性點(diǎn)不一致，導(dǎo)致SR469的A相差流越限，保護(hù)出口跳閘動(dòng)作。由于A相沖擊電流為主機(jī)差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障，此次跳閘屬保護(hù)裝置誤動(dòng)。

2．電動(dòng)機(jī)保護(hù)的二次接線方式存在重大安全隱患，因此對(duì)保護(hù)裝置的二次回路接線進(jìn)行了改造和完善：利用停機(jī)檢修的機(jī)會(huì)，將引黃各泵站十五臺(tái)電機(jī)兩側(cè)差動(dòng)保護(hù)用CT星形接法中的N線接在一起后，接入SR469的差流檢測(cè)回路N點(diǎn)，使兩側(cè)電流回路的中性點(diǎn)強(qiáng)制重合，避免因中性點(diǎn)漂移產(chǎn)生差流造成保護(hù)誤動(dòng)。回路改造完成后，各泵站未再發(fā)生類似南二泵站6#機(jī)組差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)作故障。

本文編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“南二泵站機(jī)組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析及改進(jìn)措施”，作者為段強(qiáng)。