供電系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)事故分析的基本思路
1? 微機(jī)保護(hù)事故的原因分析
??? 1.1? 定值問題
??? 1.1.1? 整定計(jì)算的誤差
??? 由于人們尚未透徹掌握設(shè)備的特性,很多數(shù)據(jù)依存于經(jīng)驗(yàn)值和估算值,繼電保護(hù)的定值不容易定準(zhǔn),且因電力系統(tǒng)參數(shù)或元器件參數(shù)的標(biāo)幺值與實(shí)際值有出入,在兩者的差別比較大的情況下,以標(biāo)幺值算出的定值較不準(zhǔn)確,使設(shè)定的定值在某些特定的故障情況下失去靈敏性和可靠性。
??? 設(shè)計(jì)、基建、技改主管部門應(yīng)及時、準(zhǔn)確地向保護(hù)計(jì)算人員提供有關(guān)計(jì)算參數(shù)(有些參數(shù),如線路參數(shù)應(yīng)實(shí)測)、圖紙,施工部門在保護(hù)設(shè)備調(diào)試完畢后也應(yīng)及時將有關(guān)保護(hù)資料移交運(yùn)行部門。
??? 1.1.2? 人為整定錯誤
??? 人為整定錯誤的情況主要有:看錯數(shù)值;CT、PT變比計(jì)算錯誤;在微機(jī)保護(hù)菜單中找錯位置,定值區(qū)使用錯誤;運(yùn)行人員投錯壓板(聯(lián)結(jié)片)等,這些錯誤都曾造成事故的發(fā)生。產(chǎn)生上述情況的主要原因?yàn)椋汗ぷ鞑蛔屑?xì),檢查手段落后;有些微機(jī)保護(hù)裝置菜單設(shè)計(jì)不合理,過于繁瑣,人性化概念差等,容易造成現(xiàn)場操作人員的視覺失誤。從現(xiàn)場運(yùn)行角度出發(fā),避免上述情況發(fā)生的主要措施是在設(shè)備送電之前至少由2人再次校核裝置的定值。
??? 1.1.3? 裝置定值的漂移
??? (1) 元器件老化及損壞
??? 元器件的老化必然引起元器件特性的變化和元器件的損壞,不可逆轉(zhuǎn)地影響微機(jī)保護(hù)的定值,現(xiàn)場曾發(fā)生過因A/D轉(zhuǎn)換精度嚴(yán)重下降引發(fā)事故的情形。
??? (2) 溫度與濕度的影響
??? 電子元器件在不同的溫度與濕度下表現(xiàn)為不同的特性,在某些情況下造成了定值的漂移。因此,微機(jī)保護(hù)的現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定了微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的環(huán)境溫度與濕度的范圍。
??? (3) 定值漂移問題
??? 現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:如果定值的漂移不嚴(yán)重,一般不影響保護(hù)的特性;如果定值的偏差≤5%,則可忽略其影響;當(dāng)定值的偏差≥5%時,應(yīng)查明原因后才能投入運(yùn)行。變電站要加強(qiáng)定值的核對工作,且應(yīng)選擇運(yùn)行工況足夠良好的裝置。
??? 1.2? 電源問題
??? 1.2.1? 逆變穩(wěn)壓電源問題
??? 微機(jī)保護(hù)逆變電源的工作原理是,將輸入的220 V或110 V直流電源經(jīng)開關(guān)電路變成方波交流,再經(jīng)逆變器變成需要的+5 V、±12 V、+24 V等電壓。其在現(xiàn)場容易發(fā)生的故障有以下幾種情形。
??? (1) 紋波系數(shù)過高
??? 變電站的直流供電系統(tǒng)正常供電時大都運(yùn)行于“浮充”方式下。紋波系數(shù)是輸出中的交流電壓與直流電壓的比值。由于交流成分屬于高頻范疇,高頻幅值過高會影響設(shè)備的壽命,甚至造成邏輯錯誤或?qū)е卤Wo(hù)拒動,因此要求直流裝置有較高的精度。
??? (2) 輸出功率不足或穩(wěn)定性差
??? 電源輸出功率不足會造成輸出電壓下降。若電壓下降過大,則會導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化、充電電路時間變短等一系列問題,從而影響到微機(jī)保護(hù)的邏輯配合,甚至導(dǎo)致邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發(fā)生時,有出口繼電器、信號繼電器、重動繼電器等相繼動作,這就要求電源輸出有足夠的容量。如果在現(xiàn)場發(fā)生事故時,出現(xiàn)微機(jī)保護(hù)無法給出后臺信號或是重合閘無法實(shí)現(xiàn)等現(xiàn)象,則應(yīng)考慮電源的輸出功率是否因元件老化而下降。
??? 應(yīng)加強(qiáng)對逆變電源的現(xiàn)場管理,按規(guī)程要求對逆變電源進(jìn)行定期檢驗(yàn)。長期實(shí)踐表明,逆變電源的運(yùn)行壽命一般在4~6年,到期應(yīng)及時更換。
??? 1.2.2? 直流熔絲的配置問題
??? 現(xiàn)場熔絲的配置原則是,按照從負(fù)荷到電源,一級比一級熔斷電流大,以便保證在直流電路發(fā)生短路或過載時熔絲的選擇性。但是不同熔絲的底座沒有區(qū)別,型號混亂,運(yùn)行人員難以掌握,造成的后果是在回路發(fā)生過流時熔絲越級熔斷。
??? 建議設(shè)計(jì)者對不同容量的熔絲選擇不同的形式,以便于區(qū)別。同時,現(xiàn)行微機(jī)保護(hù)使用的直流熔絲和小型空氣斷路器的特性配合也值得很好地研究。
??? 1.2.3? 帶直流電源操作插件
??? 微機(jī)保護(hù)的集成度很高,一套裝置由幾塊插件組成,若在不停直流電源的情況下拔各種插件,可能會造成裝置損壞或事故。因此現(xiàn)場應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督,必須做到一人操作一人監(jiān)護(hù),嚴(yán)禁帶電插拔插件。
??? 1.3? 電流互感器飽和問題
??? 作為繼電保護(hù)的測量裝置,CT對二次系統(tǒng)的運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。隨著系統(tǒng)短路電流急劇增加,在中低壓系統(tǒng)中CT飽和問題日益突出,已影響到繼電保護(hù)裝置動作的正確性?,F(xiàn)場因CT飽和而使饋線保護(hù)拒動、主變后備保護(hù)越跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)的事故時有發(fā)生。由于數(shù)字式繼電器采用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn),其主要工作電源僅有5 V左右,數(shù)據(jù)采集部分的有效電平范圍也僅有10 V左右,因此能有效處理的信號范圍更小,CT飽和對數(shù)字式繼電器的影響將更大。
??? 1.3.1? 對輔助判據(jù)的影響
??? 有的微機(jī)保護(hù)中采用IA+IB+IC=3I0(自產(chǎn)零序電流等于外接零序電流)作為CT回路斷線和數(shù)據(jù)采集回路故障的輔助判據(jù),這作為正常運(yùn)行時的閉鎖措施是非常有效的,但在故障且CT飽和時,就會使保護(hù)誤閉鎖,引起拒動。
??? 1.3.2? 對基于工頻分量算法的影響
??? 在CT飽和時,工頻分量與飽和角有關(guān),故數(shù)字式繼電器的動作將受到影響。
??? 1.3.3? 對不同的數(shù)據(jù)采集方法的影響
??? 在微機(jī)保護(hù)中,數(shù)據(jù)采集有2種比較典型的方法:VFC法和A/D法。由于VFC方法采集到的數(shù)據(jù)是信號在2個讀數(shù)間隔中的平均值,若輸入信號大于VFC的最高轉(zhuǎn)換電平,則產(chǎn)生截頂飽和。若保護(hù)算法中需連續(xù)5次的故障電流數(shù)據(jù)才能可靠動作,且飽和角為60。,則采樣頻率必須高達(dá)1 800 Hz,即每周期進(jìn)行36點(diǎn)采樣,要做到這一點(diǎn),特別是在中壓電力系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置中是不經(jīng)濟(jì)的。
??? 1.3.4? 防止CT飽和的方法與對策
??? 對CT飽和問題,從故障分析和運(yùn)行設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)來看,主要是采取分列運(yùn)行的方式或采取串聯(lián)電抗器來限制短路電流;采取增大保護(hù)級CT的變比以及用保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流和互感器的負(fù)載能力與飽和倍數(shù)來確定CT的變比;采取縮短CT二次電纜長度及加大二次電纜截面,防止CT飽和。
??? 1.4? 抗干擾問題
??? 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:微機(jī)保護(hù)的抗干擾性能較差,對講機(jī)和其他無線通訊設(shè)備在保護(hù)屏附近使用都會導(dǎo)致一些邏輯元件誤動作?,F(xiàn)場曾發(fā)生過在進(jìn)行氬弧焊接時,電焊機(jī)的高頻信號感應(yīng)到保護(hù)電纜上使微機(jī)保護(hù)誤跳閘的事故。因此要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)反事故技術(shù)措施,盡可能避免操作干擾、沖擊負(fù)荷干擾、直流回路接地干擾等問題的發(fā)生。
??? 1.5? 保護(hù)性能問題
??? 保護(hù)性能問題主要包括兩方面,即裝置的功能和特性缺陷。有些保護(hù)裝置在投入直流電源時出現(xiàn)誤動;高頻閉鎖保護(hù)存在頻拍現(xiàn)象時會誤動;有些微機(jī)保護(hù)的動態(tài)特性偏離靜態(tài)特性很遠(yuǎn)也會導(dǎo)致動作結(jié)果的錯誤。在事故分析時,應(yīng)充分考慮到上述2種性能之間的偏差。
??? 1.6? 插件絕緣問題
??? 微機(jī)保護(hù)裝置的集成度高,布線密度大。在長期運(yùn)行過程中,由于靜電作用使插件的接線焊點(diǎn)周圍聚集大量靜電塵埃,在外界條件允許時,會在兩焊點(diǎn)之間形成導(dǎo)電通道,從而引起裝置故障或者事故的發(fā)生。
??? 1.7? 軟件版本問題
??? 由于裝置自身的質(zhì)量或程序漏洞問題只有在現(xiàn)場運(yùn)行過一段相當(dāng)長的時間后才能發(fā)現(xiàn),因此繼電保護(hù)人員應(yīng)將保護(hù)調(diào)試、檢驗(yàn)、故障分析中發(fā)現(xiàn)的不正?;虿豢煽楷F(xiàn)象及時向上級或廠商反饋。
??? 1.8? 高頻收發(fā)信機(jī)問題
??? 在220 kV線路保護(hù)運(yùn)行中,收發(fā)信機(jī)存在的問題仍然是造成縱聯(lián)保護(hù)不正確動作的主要因素