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摘 要：本文通过对某电厂6kV电动机差动保护在无故障情况下启动瞬间跳闸事件的深入调查，根据波形文件、现场保护整定值、电流互感器及其二次回路检测数据，分析判断出误动是由于电动机两侧电流互感器二次负载不平衡造成的。为防止类似事件的发生，从现场已安装设备出发，通过对电流互感器的二次绕组伏安特性、二次回路负载进行检测、核算，提出了差流速断定值重新整定、降低二次回路负载等解决方法。
关键词：电流互感器；二次负载；差动保护
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0102-01
某电厂6kV电动机综合保护采用金智科技公司产品WDZ-5232，差动保护装置采用WDZ-5231，自投产以来，多次发生电机在启动过程中，一送电，差动保护装置动作情况，检查电动机，电缆绝缘，保护装置检验无异常，判断为误动。
1 保护动作原因分析
查阅2A高压给水泵差动保护装置历史记录，2015年～2016年10月，该装置差流速断共动作3次，从动作报告上看，这3次差流速断动作情况基本一致，只是相别不同。其中一次6kV开关处三相电流波形完整平滑，2A高压给水泵中性点处三相电流A、B两相波形出现畸变，特别是A相，为CT饱和波形，A、B两相在第一个半波过后，伴随中性点侧电流传变异常，两侧电流开始出现差值，C相电流两侧波形基本一致，差流基本为0。相别不同的原因为每次合闸的合闸角的不同，电流变化率也不同，导致合闸后第一个半波的峰值电流不同，同时CT二次负载在不同的电流变化率下呈现不同的阻抗，故每次动作时三相电流差值各不相同，呈现两相较大，一相较小现象[1]。
2 产生波形畸变的原因
该高压给水泵6kV开关处电流互感器型号为LZZB-12-185/D2中性点处电流互感器型号为LZZB-12-185/D1，所用绕组准确级均为5P20，经分析认为：①差动保护二次回路负荷过大，阻抗偏大，高压给水泵长期运行时，电流互感器产生严重的剩磁，造成互感器在高剩磁时总负荷能力相应下降，在一次电流低于正常饱和值时即过早饱和，引起二次电流差生畸变，这是导致波形畸变的主要原因；②差动保护装置抗不平衡能力引起，但WDZ-5231差动保护装置不存在抗不平衡能力差的問题。
3 应对措施
一种解决方案在电机就地，中性点处增加一个转换装置，将就地电流互感器二次侧电流转换成光信号传输至开关室保护装置内，以避免就地电流互感器在启动大电流下发生饱和。此方案需要重新敷设光缆，增加中间装置。另一种解决方案是更换抗饱和特性更好的电流互感器。从经济性和可操作性上而言，对电厂都不是很好的选择。经过分析，决定选择对存在问题的高压给水泵做不同处理，观察效果。
（1）重新整定计算差流速断定值，查看各次差流速断启动跳闸情况下，最大的启动差流为15.06A，现高压给水泵差流速断保护定值为12.12A，是按4倍额定电流整定，按照《大型发电机组继电保护整定计算导则》，差动速断动作电流Id按躲过电动机起动时的最大不平衡电流计算，取4～5倍电机额定电流，考虑电厂实际情况，在校验灵敏度满足要求情况下，将2A高压给水泵差流速断定值按上限整定，取5×3.03=15.15A。利用停机机会，进行了多次启动试验，未出现跳闸情况。
（2）减小中性点侧电流互感器二次阻抗。电流互感器的二次负载可用式（1）计算。
Z=ΣKrcZr+KlcZl+Zt（1）
式（1）中：Krc-继电器的接线系数；Zr-继电器线圈阻抗；Klc-连接导线的连线系数；Zl-连接导线的阻抗；Zt-接触电阻，一般为0.05～0.1Ω。
继电器绕组的阻抗很小，大约为0.04Ω，即Zr=0.04Ω；接触电阻可按0.1Ω计算，即Zt=0.1Ω。按照铜的电阻率为1.75×10-2Ω/m、电缆芯截面积为2.5mm2，实际连接装于电动机中性点处电流互感器的电缆长230m左右。如果按照电动机的起动电流为其额定电流的6～8倍，取6倍计算电流互感器实际二次负载已超过电流互感器10%误差曲线对应的二次负载，而连接装于开关柜内的电流互感器电缆很短，只有2m，该高压给水泵两侧电流互感器二次负载的差异是导致电机起动时大电流下差流速断动作的根本原因[2]。
相比继电器线圈的阻抗和二次接触电阻，电流互感器的二次负载可以认为主要都取决于二次电缆的阻抗，因此减小二次电缆阻抗就可有效减小二次回路总阻抗。用一根备用电缆芯分别与2A高压给水泵中性点电流互感器二次连接线并联使用，将原来的连接导线阻抗减小一半，大大减小了二次回路的阻抗。经过多次起动试验及后来的实际运行看，效果是值得肯定的。
4 结束语
综上所述，电流互感器饱和是引发微机保护装置不正确动作的主要原因之一，为了最大程度地减小其影响，应在互感器选型、互感器参数选择、二次负载阻抗计算与现场校核、保护装置采取抗饱和措施等多方面采取合理且有效的措施。建议新建电厂加强对6kV电动机设计审查及投运前的验收检验工作，特别是电动机与6kV开关室距离较远情况，确保电流互感器选型、保护装置选型、电流二次电线线径等符合要求述2A高压给水泵采用重新调整6kV保护装置差流速断定值的方法无法从根本解决电流互感器饱和问题，在电动机差动保护范围外部故障，存在较大穿越电流时，仍然可能导致电流互感器饱和，差流速断或比率差动保护误动作。
参考文献
[1]李海涛.电流互感器饱和对差动保护的影响及解决方案[D].北京：华北电力大学（北京），2003.
[2]景敏慧，孔霄迪，覃松涛，等.P类电流互感器饱和原因分析及对策[J].电力系统自动化，2007（21）：94～97+109.
收稿日期：2018-8-1
作者简介：吕 健（1979-），男，甘肃靖远人，工程师，本科，从事电力系统自动化工作。
关键词：电流互感器；二次负载；差动保护
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0102-01
某电厂6kV电动机综合保护采用金智科技公司产品WDZ-5232，差动保护装置采用WDZ-5231，自投产以来，多次发生电机在启动过程中，一送电，差动保护装置动作情况，检查电动机，电缆绝缘，保护装置检验无异常，判断为误动。
1 保护动作原因分析
查阅2A高压给水泵差动保护装置历史记录，2015年～2016年10月，该装置差流速断共动作3次，从动作报告上看，这3次差流速断动作情况基本一致，只是相别不同。其中一次6kV开关处三相电流波形完整平滑，2A高压给水泵中性点处三相电流A、B两相波形出现畸变，特别是A相，为CT饱和波形，A、B两相在第一个半波过后，伴随中性点侧电流传变异常，两侧电流开始出现差值，C相电流两侧波形基本一致，差流基本为0。相别不同的原因为每次合闸的合闸角的不同，电流变化率也不同，导致合闸后第一个半波的峰值电流不同，同时CT二次负载在不同的电流变化率下呈现不同的阻抗，故每次动作时三相电流差值各不相同，呈现两相较大，一相较小现象[1]。
2 产生波形畸变的原因
该高压给水泵6kV开关处电流互感器型号为LZZB-12-185/D2中性点处电流互感器型号为LZZB-12-185/D1，所用绕组准确级均为5P20，经分析认为：①差动保护二次回路负荷过大，阻抗偏大，高压给水泵长期运行时，电流互感器产生严重的剩磁，造成互感器在高剩磁时总负荷能力相应下降，在一次电流低于正常饱和值时即过早饱和，引起二次电流差生畸变，这是导致波形畸变的主要原因；②差动保护装置抗不平衡能力引起，但WDZ-5231差动保护装置不存在抗不平衡能力差的問题。
3 应对措施
一种解决方案在电机就地，中性点处增加一个转换装置，将就地电流互感器二次侧电流转换成光信号传输至开关室保护装置内，以避免就地电流互感器在启动大电流下发生饱和。此方案需要重新敷设光缆，增加中间装置。另一种解决方案是更换抗饱和特性更好的电流互感器。从经济性和可操作性上而言，对电厂都不是很好的选择。经过分析，决定选择对存在问题的高压给水泵做不同处理，观察效果。
（1）重新整定计算差流速断定值，查看各次差流速断启动跳闸情况下，最大的启动差流为15.06A，现高压给水泵差流速断保护定值为12.12A，是按4倍额定电流整定，按照《大型发电机组继电保护整定计算导则》，差动速断动作电流Id按躲过电动机起动时的最大不平衡电流计算，取4～5倍电机额定电流，考虑电厂实际情况，在校验灵敏度满足要求情况下，将2A高压给水泵差流速断定值按上限整定，取5×3.03=15.15A。利用停机机会，进行了多次启动试验，未出现跳闸情况。
（2）减小中性点侧电流互感器二次阻抗。电流互感器的二次负载可用式（1）计算。
Z=ΣKrcZr+KlcZl+Zt（1）
式（1）中：Krc-继电器的接线系数；Zr-继电器线圈阻抗；Klc-连接导线的连线系数；Zl-连接导线的阻抗；Zt-接触电阻，一般为0.05～0.1Ω。
继电器绕组的阻抗很小，大约为0.04Ω，即Zr=0.04Ω；接触电阻可按0.1Ω计算，即Zt=0.1Ω。按照铜的电阻率为1.75×10-2Ω/m、电缆芯截面积为2.5mm2，实际连接装于电动机中性点处电流互感器的电缆长230m左右。如果按照电动机的起动电流为其额定电流的6～8倍，取6倍计算电流互感器实际二次负载已超过电流互感器10%误差曲线对应的二次负载，而连接装于开关柜内的电流互感器电缆很短，只有2m，该高压给水泵两侧电流互感器二次负载的差异是导致电机起动时大电流下差流速断动作的根本原因[2]。
相比继电器线圈的阻抗和二次接触电阻，电流互感器的二次负载可以认为主要都取决于二次电缆的阻抗，因此减小二次电缆阻抗就可有效减小二次回路总阻抗。用一根备用电缆芯分别与2A高压给水泵中性点电流互感器二次连接线并联使用，将原来的连接导线阻抗减小一半，大大减小了二次回路的阻抗。经过多次起动试验及后来的实际运行看，效果是值得肯定的。
4 结束语
综上所述，电流互感器饱和是引发微机保护装置不正确动作的主要原因之一，为了最大程度地减小其影响，应在互感器选型、互感器参数选择、二次负载阻抗计算与现场校核、保护装置采取抗饱和措施等多方面采取合理且有效的措施。建议新建电厂加强对6kV电动机设计审查及投运前的验收检验工作，特别是电动机与6kV开关室距离较远情况，确保电流互感器选型、保护装置选型、电流二次电线线径等符合要求述2A高压给水泵采用重新调整6kV保护装置差流速断定值的方法无法从根本解决电流互感器饱和问题，在电动机差动保护范围外部故障，存在较大穿越电流时，仍然可能导致电流互感器饱和，差流速断或比率差动保护误动作。
参考文献
[1]李海涛.电流互感器饱和对差动保护的影响及解决方案[D].北京：华北电力大学（北京），2003.
[2]景敏慧，孔霄迪，覃松涛，等.P类电流互感器饱和原因分析及对策[J].电力系统自动化，2007（21）：94～97+109.
收稿日期：2018-8-1
作者简介：吕 健（1979-），男，甘肃靖远人，工程师，本科，从事电力系统自动化工作。