中国电机工程学会2015年年会论文集
一起发电机差动保护CT断线事故的原因分析
丁建伟、王天宝、王畅宇、范斯苑
(山西京玉发电有限责任公司 山西省右玉县 037200)
Cause analysis of CT wire break in generator differential protection
Ding Jianwei, Wang Tianbao, Wang Changyu, Fansiyuan (Shanxi Jing Yu Power Co., Ltd. Shanxi Youyu 037200)
ABSTRACT: Generator differential protection CT disconnection occurs in a power plant unit #2 normal operation process. #2 machine protection group a screen (NARI RCS-985) generator differential protection action, the No. 2 main transformer high voltage side of the circuit breaker is tripped, death magnetic switch, #2 6kV21, 6kV22 working power supply into line switch, close the main stop valve and start the factory power supply switch. Unit stop. After the equipment connection check, the differential calculation analysis and the spot record the wave pattern contrast, the abnormal situation produces the reason thoroughly to find out. In this paper, the process of abnormal situation analysis, problem solving, analysis of the consequences of generator CT disconnection,
for
professional
and
technical
personnel analysis, relay setting value setting, to solve the problem has a good reference.
KEY WORD: Relay protection; CT disconnection; differential protection; generator; CT;
摘要:某发电公司#2机组正常运行过程中发生了发电机差动保护CT断线，#2机发变组保护A屏（南瑞RCS-985） “发电机差动保护”动作，跳开2号主变高压侧断路器、灭磁开关、#2机6kV21、6kV22段工作电源进线开关、关闭主汽门并启动厂用电切换。机组停机。经过设备接线检查、差动计算分析与现场录波图形对比，将异常情况产生原因彻底查清。本文通过异常情况分析、问题解决的过程，分析了发电机CT断线的后果，对于专业技术人员分析、继电保护定值整定、解决检查同类问题有很好的借鉴作用。
关键词：继电保护；CT断线；差动保护；发电机；CT；
分，发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，发电机差动保护作为发电机定子绕组相间短路故障的主保护已广泛在电力系统中应用。CT断线：正常运行时，无论是机端侧还是中性点侧出现CT断线，满足CT断线判据时，保护装置发“CT断线”告警。并由控制字决定是否闭锁比率差动保护。
1 故障经过
该厂发电机选用北京北重汽轮电机有限责任公司生产的T255-460型330MW发电机，额定电压24kV、额定电流9339A。发电机保护采用南瑞公司的RCS-985发变组保护装置和南自公司的DGT-801发变组保护装置。发电机差动保护用CT，机端与中性点相同，均为沈阳互感器有限责任公司生产的LRZBT5-24型CT,额定电压24kV，额定一次电流12500A，额定二次电流5A，额定输出50VA，准确级TPY。事故发生前，#2机组正常运行，负荷286MW，发电机电压22.92kV，定子电流7200A。8:03:51:020时#2发变组A屏(RCS-985南瑞）“发电机差动保护”动作，跳开2号主变高压侧断路器、灭磁开关、#2机6kV21、22段工作电源进线开关、关闭主汽门并启动厂用电切换。#2号机组全停。经过保护录波分析及二次接线检查，发现发电机机端差动保护用CT
0 引言
发电机是电力系统中重要的组成部
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至保护A屏电流二次接线在发电机机端
CT出口处断开。
图1 发电机差动保护至发电机保护A屏二次接线
S2断开故障图
2 检查与处理
2.1 一次系统检查
为了防止电流互感器二次侧绕组开路后造成电流互感器内部匝间短路，对发电机C相电流互感器进行下列试验。CT常规试验与检查：伏安特性试验、直流电阻测试、绝缘测试，试验结果合格。 2.2 保护装置及保护定值检查
现场检查二号机发变组保护A屏保护装置（RCS985）报“发电机差动TA断线”、“主变差动TA断线”、“发电机差动保护动作”。从保护动作报告上可以看出#2发电机中性点C相（回路号C4011）差动电流达到动作定值。 2.3 二次回路检查
图2 发电机差动保护动作波形图及故障信息
从故障波形可以看出，中性点C相电流在CT断线故障40ms后消失，25ms后发电机差动保护动作跳闸，检查二号机组电流互感器就地端子箱，发现发电机CT中性点电流C4011直流电阻无穷大，发电机其他电流互感器绕组直流电阻正常。打开发电机底部CT安装室人孔门检查，发现#2发电机C相电流互感器二次绕组
S2(N4011)引出线在接线柱外处断开，电流
互感器二次侧本体螺栓完好紧固，压接线芯完好。
2.4 电缆性能检查
针对电缆导电性能、绝缘性能、铜含量、截面积、抗拉性能，进行了测试，试验结果合格。 2.5 处理情况
重新引接电流互感器二次接线。更换二次接线为双根4平方电缆，确保有一芯受损后，CT二次回路不开路。在发电机底部小室安装红外成像观察视窗，定期检测电流互感器本体及其引出线温度，可以尽早发现隐患，并及时处理。
3 事故分析
3.1 保护装置故障信息及动作定值计算： 发电机差动保护定值及保护动作分析计算如下：
发电机差动保护定值：
发电机差动启动定值（Icdqd）：0.2Ⅰe 比率制动最大斜率（Kbl2）：0.5比率制动起始斜率（Kbl1）：0.05差动保护跳闸控制字：1E3F（全停）发电机二次额定电流（Ie）：3.73A保护CT变比：12500/5
发电机差动速断投入：1 发电机比率差动投入：1
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TA断线闭锁比率差动：0
发电机工频变化量差动投入：1 故障波形记录机端C相故障差动电流：
0.76Ie
C相机端电流：0.76Ie C相中性点电流：0.00Ie
比例差动保护的动作方程如下：
由以上公式计算，故障时电流为：
Id=0.76Ie=2.92A Ir=0.76Ie/2=0.38 Ie =1.46A
由差动保护动作方程（Ir＜nIe，n为最大斜率时的制动电流倍数，厂家固定取4）计算可得：
Kbl=0.0642 ，
Id＞0.224Ie时，比例差动保护动作。
故障时差动电流Id=0.76Ie＞0.224Ie,
CT断线不闭锁比率差动保护投入，满足差
动保护动作判据。
3.2 CT断线闭锁差动保护投退的分析
CT断线闭锁功能是比率差动保护的辅
助功能，从此次事故可以看出， CT根部S2处二次接线部分已经发生起火烧损现象。如果差动保护被闭锁，保护A屏差动保护在
CT断线后不跳闸。此时，保护A屏用4011CT
在大电流工况下开路运行，二次电缆起火继续往顶部烧损保护B屏用CT二次接线，将
造成事故的扩大。即使事故未扩大，在发电机运行工况下，也无法带电消除此缺陷。所以，在部分发电机机端与中性点共箱结构的机组上CT断线后不闭锁差动保护还是有必要的。
4 结论
根据#2发电机差动保护动作报告、故障波形以及故障后现场检查情况分析，并结合继电保护专业人员在#2机起机前电流互感器检查记录，分析事故原因如下：
电流互感器S2二次引出线断开位置在接线柱外，说明电流互感器二次线在电流互感器本体压接没有问题。导致此次事故的原因为：发电机出口和中性点采用共箱型
接线方式，电磁感应严重，应定期检查并更换二次接线。#2机组发电机机端电流互感器C相S2（N4011）二次引出线在施工期间由于接线工人剥线和做弯的力度控制不当造成线芯外部稍有受损，受损部位在固定点处（螺栓紧固下方）。容易受到电磁高频振动，此处不能有效缓冲振动，下部电缆引出线受振后有缓冲（弹簧圈），造成4平方电缆瞬间断开（40ms），2号发电机保护A屏（RCS985）差动保护动作，机组跳闸。
发电机纵差保护是电力系统中发电机最常用的主保护，在现场维护过程中，我们除了对保护功能及整定关注的同时，应加强CT、PT等重要二次回路的维护，提高其运行可靠性。
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参 考 文 献
[1]《电力系统继电保护原理与运行分析》张志竟、黄玉铮
[2]《电力系统继电保护技术》陈延枫，北京：中国电力出版社，2010.11
[3] 可靠性理论在继电保护中的应用，王伟，四川电力技术，1992，1:23-25 收稿日期： 作者简介：
丁建伟（1981~），男，山西朔州，大学，工程师，从事继电保护工作
王天宝（1979~），男，山西朔州，大学，工程师，从事发电检修工作
王畅宇（1981~），男，山西朔州，大学，工程师，从事继电保护工作