热电厂化学水供电系统保护问题分析

热电厂化学水供电系统保护问题分析
苏治;韩广瑞;张青青;尹阳阳
【摘要】淄博热电厂3号、4号机组化学水供电系统自2002年投产以来,一直存在MCC柜电源断路器不明原因跳闸以及6 kV变压器越级跳闸的问题.同时存在400 V电动机接地故障时PC段出线断路器越级跳闸、出线相邻断路器误动跳闸,以及MCC柜空气断路器拒绝动作、接触器波烧毁的故障.经检查分析确定PC段零序保护定值问题导致MCC柜的电源断路器越级跳闸,MCC柜电动机保护的逻辑错误导致电源断路器越级跳闸,零序TA接线问题导致电动机出现故障时MCC电源的相邻断路器跳闸,提出解决措施,实施后问题得到解决.
【期刊名称】《山东电力技术》
【年(卷),期】2013(000)006
【总页数】3页(P49-51)
【关键词】热电厂;化学水供电系统;保护误动;开关误跳
【作者】苏治;韩广瑞;张青青;尹阳阳
【作者单位】山东理工大学电气工程学院,山东淄博255003;山东理工大学电气工程学院,山东淄博255003;国网山东省电力公司电力科学研究院,山东济南 250002;山东理工大学电气工程学院,山东淄博255003
【正文语种】中文
【中图分类】TM86
1 故障现象
淄博热电厂3号、4号机组于2002年投产，化学水供电系统自投产以来曾出现过多次保护越级动作、开关不明原因跳闸等故障，即存在所谓的保护误动、信号误发、开关误跳、设备误停的严重问题。

2003年5月，MCC柜电源断路器出现了不明原因跳闸以及低电压变压器断路器
误跳的问题；2006年6月7日，400 V电动机接地故障PC段出线断路器发生越级跳闸以及出线相邻断路器误动跳闸的问题；2010年3月10日，在将PC段出
线保护的定值调整之后，又出现过400 V电动机接地故障MCC柜接触器被烧毁，MCC柜空气断路器拒绝动作，PC段出线断路器再次越级跳闸的故障。

故障的发生不仅造成了机组停运还影响到了电网的安全稳定运行，同时危及到城市供暖。

2 检查过程
MCC柜电动机保护静态试验，电动机保护静态试验数据如表1所示。

表1 电动机保护静态试验数据一次整定电流值/A二次动作电流值/A 动作时间/s TA变比25.0 4.6 0.06 25/5 50.0 9.0 0.06 25/5 75.0 13.5 0.06 25/5
表1所示，可见检查结果是正确的。

MCC柜电动机保护的跳闸逻辑检查。

电动机保护动作之后启动接触器跳开，空气断路器拒绝动作。

可见，保护的跳闸逻辑错误。

PC段出线零序TA接线检查。

PC段出线A、B、C三相以及回线N同时穿过零序TA，而且，回线N穿过零序TA后接地，如此接线是值得分析的。

零序保护的定值与配合检查。

MCC柜电动机零序保护 100%In，0.1 s跳闸；PC
段出线零序保护 2 A，0 s跳闸；PC段电源侧零序保护1 804 A，0.4 s跳闸。

时
间定值的级差配合需要调整。

电流互感器的二次负载测量。

在电流互感器的二次负载侧加入5 A的电流，测量
其电压，计算二次阻抗，二次阻抗最大的一组值为1.2 Ω。

3 保护的接线与原理
MCC段出线接地保护应用零序接线的原理构成，PC段出线接地保护应用零序电
流互感器接线的保护原理构成。

3.1 零序接线保护原理
MCC段出线接地保护应用的原理构成［1］，零序保护原理接线见图1，图中 3
个同型号的电流互感器并联接入继电器，流入保护的电流等于三相电流之和，它反映的是零序电流之和。

当I大于整定值时，保护动作，出口继电器跳闸［2］。

图1 零序接线保护原理图
3.2 零序电流互感器接线保护原理
零序电流互感器接线见图2，在一圆形铁心中通过三相导线，二次绕组绕在铁心上。

在正常情况下，三相导线负荷对称，即一次侧电流对称，其相量和为零，铁心中不产生磁通，因此二次绕组中没有电流。

当系统发生单相接地短路时，三相电流之和不为零，出现3倍的零序电流，铁心
中出现零序磁通，则在二次绕组中有感应电动势产生。

零序电流互感器接线的保护采用DL-11型电磁式继电器。

3.3 电流互感器的二次负载
电流互感器的二次负载指的是二次绕组所承担的容量，即负载功率，可表示为
图2 零序电流互感器接线原理图
式中：S2为电流互感器二次负载功率，VA；U2为电流互感器的二次电压，V；I2为电流互感器的二次电流，A；Z2为电流互感器的二次负载阻抗，Ω。

由于电流互感器二次电流只随一次电流变化，而不随二次负载阻抗变化，因此，其
容量取决于Z2的大小，通常把Z2作为电流互感器的二次负载阻抗，可表示为
式中：Z2为二次绕组的总阻抗，Ω；Z21为电流互感器二次侧至或继电器之间的
连接导线阻抗，Ω；Z22为测量继电器线圈阻抗，Ω；R 为接触电阻，Ω；K1、K2分别为连接导线、继电器线圈阻抗换算系数。

Z2是二次绕组负担的总阻抗，包括继电保护电流线圈的阻抗Z22、连接导线阻抗
Z21和接触电阻R三部分。

为了保证电流互感器能够在要求的准确级下运行，必
须校验其实际二次负载阻抗，一般要求Z2<2 Ω。

4 原因分析
根据检查结果可知，保护的静态试验数据结果正确、特性正常；电流互感器实测的二次阻抗为Z2=1.2 Ω，小于规定的数值2.0 Ω。

因此，热电厂化学水系统供电系
统出现的保护误动、信号误发、开关误跳、设备误停的严重故障与电动机保护静态试特性无关，与电流互感器的二次负载阻抗无关，与保护的逻辑、定值等密切相关。

PC段零序保护定值问题导致MCC柜的电源断路器越级跳闸。

PC段零序保护原来的定值是2 A，0 s跳闸；而MCC柜电动机零序保护100%In，0.1 s跳闸。

可见保护的时间定值配合不当，因此电动机出现接地故障时PC柜的电源断路器会越级跳闸。

MCC柜电动机保护的逻辑错误导致电源断路器越级跳闸。

PC段出线零序保护定
值调整后为4 A，0.3 s跳闸；虽然MCC柜电动机零序保护100%In，0.1 s跳闸；但电动机保护动作之后启动接触器跳开，接触器却不具备断弧能力，不能切除故障。

因此电动机出现故障时MCC柜的电源（即PC段出线）断路器依然会跳闸。

零序TA接线问题导致电动机出现故障时MCC电源的相邻断路器跳闸。

PC段出
线采用A、B、C三相以及回线N同时穿过零序TA，回线N穿过零序TA后接地
的接线。

当电动机出现故障时，地电流在穿过MCC电源的TA的同时，会有地电
流穿过其相邻TA，如果电流的数值已经达到了保护的定值，则相关的零序保护动作，断路器跳闸。

MCC电源的相邻线路可能不止一条跳闸。

由此可以推断，在发电厂附近，其他大电流接地系统出现接地故障时，会有地电流穿过上述TA，并导致其保护误动作。

接地电流分布示意图见图3［3］。

图3 接地电流分布示意图
5 防范措施
调整零序保护的定值［3-5］。

MCC柜电动机零序保护100%In，固有时间跳闸；PC段出线侧零序保护4 A，0.3 s跳闸；PC段电源侧零序保护1 804 A，0.6 s跳闸。

更改电动机保护跳闸的逻辑接线。

对所有MCC段电动机的接地保护更改逻辑接线，将电动机保护改为启动空气断路器跳闸。

解决三相回线N穿过零序TA的问题。

对所有PC段出线接地保护，须解决三相回线N穿过零序TA的问题，不允许三相回线N穿过零序TA的接线存在。

6 结语
热电厂化学水供电系统保护出现不正确动作的行为后，按照检查二次回路接线的正确性、检查保护特性与定值的正确性、分析系统接地故障时零序电流的分布情况等的思路来确定故障原因，制定防范措施，使问题得到合理解决。

参考文献
【相关文献】
［1］何永华，阎晓霞，陈霞.发电厂及变电站的二次回路［M］.北京：中国电力出版社，2004. ［2］国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.北京：中国电力出版社，1997.
［3］高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术［M］.北京：中国电力出版社，2006. ［4］国家电力调度通信中心.继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.
［5］苏文博，李鹏博，张高峰.继电保护事故处理技术与实例［M］.北京：中国电力出版社，2002.。