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北极星电力网技术频道 作者:陈凤激，王丰平 2001/7/11 0:00:00
摘 要：针对中小型电站在安装调试或检修试验过程中出现的差动保护接线错误，介绍一种用钳形表来检查并更正接线的方法。
关键词：发电机；差动保护；接线检查；钳形表
1 差动保护接线错误的危害
电站在安装调试或检修试验过程中，常会出现差动保护接线错误，有些电站尤其是规模较小的电站，常因安装单位或电站自身缺乏相关的调试设备(如相位表等)，无法直接对发电机差动保护接线的极性、相位进行检查，它将会导致差动保护误动，引起发电机在带负荷试验过程中，在工作人员及设备还未做好准备的情况下突甩负荷，这对电站的启动试验是非常不利的。如遂昌交塘电站、瑞安长白桥电站、临海车口溪电站、金华沙畈二级电站等，均出现过因差动保护接线错误而发生意外甩负荷现象。其结果轻则使其后的试验无法继续，重则将因机组的相关辅助设备未调至合适工况而损坏设备，甚至损坏水工建筑物。不过，只要调试人员手边有一块钳形表，则上述问题就可迎刃而解。
2 各种接线错误的相量分析
通常，发电机常规差动保护的二次回路接线如图1(ａ)或(ｂ)所示。其差动继电器均是以判断差流值，即图1(ａ)中Ｉａｏ、Ｉｂｏ、Ｉｃｏ的大小来决定是否启动差动保护。通常CTｃ、CTｚ接入差动继电器的电缆是互相独立的，因此，两根电缆之间的线一般来说是不大会接错，但同一根电缆内的线则有可能接错相位，另外电流互感器各相的极性也有可能接反。
2．1 两侧电流互感器的相量分析
不考虑两侧互感器的不平衡电流，假设Ｉａｃｈ＝Ｉａｚｈ，Ｉｂｃｈ＝Ｉｂｚｈ，Ｉｃｃｈ＝Ｉｃｚｈ，｜Ｉａｃｈ｜＝｜Ｉｂｃｈ｜＝｜Ｉｃｃｈ｜，下面先来分析一下两侧电流互感器各电流量的相量关系。
当两侧电流互感器均为同极性时，其相量图可分别表示成图2(ａ)、(ｂ)的形式，由图2(ａ)、(ｂ)可得：
若电流互感器有部分相位极性接反对，现假设CTＣ中B、C相极性接反，可画出Ｉｄｃ与Ｉａｃｈ、Ｉｂｃｈ、Ｉｃｃｈ间的相量图如图2(ｃ)所示。
由图2(ｃ)可求得
即流经电流互感器CTＣ中性点的电流值｜Ｉｄｃ｜为其各相电流值的两倍，且同极性两相的和电流值等于其相电流值，非同极性两相的和电流值为其相电流值的 3倍。同理可推得，若只有一相极性接反，上述关系仍然成立。
根据上述分析，可以先用钳形表测量接入差动继电器的两组电流互感器各相电流值｜Ｉａｃｈ｜、｜Ｉｂｃｈ｜、｜Ｉｃｃｈ｜、｜Ｉａｚｈ｜、｜Ｉｂｚｈ｜、｜Ｉｃｚｈ｜及中性点电流值｜Ｉｄｃ｜、｜Ｉｄｚ｜，判断两侧电流互感器三相是否同极性，若非同极性，再根据式(2)、式(3)来判断非同极性相并改正。
2．2 差动保护几种可能接线的相量分析
同上假设，在两侧电流互感器各自均同极性的情况下，再来分析一下差动保护几种可能的接线及其电流相量关系。
则接入三相差动继电器的电流相量图如图3(ａ)所示。由图可求得：
由(4)式可知，此时三相差动继电器均无差电流通过。
假设CTｚ三相极性全接反，则接入三相差动继电器的电流相量图如图3(ｂ)所示。由图3(ｂ)可求得：
由(5)式可知，此时流经三相差动继电器的差电流｜Ｉａｏ｜、｜Ｉｂｏ｜、｜Ｉｃｏ｜均为其一侧输入电流的两倍。
假设Ac1、Cz1接入CJ1，Bc1、Az1接入CJ2，Cc1、Bz1接入CJ3，则接入三相差动继电器的电流相量图如图3(ｃ)所示。由图(ｃ)可求得：
由(6)式可知，此时流经三相差动继电器的差电流｜Ｉａｏ｜、｜Ｉｂｏ｜、｜Ｉｃｏ｜均为其一侧输入电流的3倍。
同理可推得，如果两侧电流互感器的各相极性均正确，当接入任意一相差动继电器的两侧电流回路不同相时，流经该相的差电流为其一侧输入电流的3倍，而流经正确相的差电流为零。
现假设Ac1、Cz1接入CJ，Bc1、Az1接入CJ2，Cc1、Bz1接入CJ3，则接入三相差动继电器的电流相量图如图3(ｄ)所示。由图3(ｄ)可求得：
由(7)式可知，此时流经三相差动继电器的差电流｜Ｉａｏ｜、｜Ｉｂｏ｜、｜Ｉｃｏ｜均等于其各侧输入的电流值。
同理可推得，如果有一侧电流互感器的三相极性均接反，当接入任意一相差动继电器的两侧电流回路不同相时，流经该相的差电流等于其各侧输入的电流值；同相时，流经该相的差电流为其一侧输入电流的两倍。
3 实例
以瑞安长白桥电站(装机为2×2000kW)为例，介绍用钳形表检查差动保护接线并纠正错误。1997年，浙江省水电测试中心对瑞安长白桥电站进行了机电检测试验，当时因安装单位缺乏试验设备(如大容量直流电焊机)，未对电流二次接线进行模拟检查，并网试验时也因此未对电流二次接线的极性及相位进行检查。当2号机有功升至1400kW时，机组差动保护动作突甩负荷。经现场各方工作人员共同检查与分析后，认为可能是发电机差动保护误动引起。通过理论分析，发现当机组带上适量负荷后，可以用一块钳形表测出接入发电机差动继电器的二次电流回路的各处电流值，然后通过上述相量分析计算，即可判断差动保护二次电流回路的接线错误所在，再根据检查结果改正接线即可。
长白桥电站发电机差动保护为常规差动保护，选用的差动继电器型号为BCH-2，其二次回路接线如图1(ａ)所示。
先用钳形表测出2号发电机两侧电流互感器的三相相电流及中性点电流，发现中性点电流基本为零，根据上述分析可判断，两侧电流互感器各自均为同极性。然后再测三相差动继电器的差电流，发现A、B相差电流约为其单侧输入电流的√3倍，C相差电流基本为零。因此根据上述分析可判断有一侧电流互感接入A、B相差动继电器的电流回路有错，互换后即正常。
4 检查并更正差动保护接线错误的步骤
当机组带上适当负荷后用钳形表来检查并改正差动保护接线错误的一般步骤：
(1)用钳形表测量接入差动继电器的两组电流互感器各相电流值｜Ｉａｃｈ｜、｜Ｉｂｃｈ｜、｜Ｉｃｃｈ｜、｜Ｉａｚｈ｜、｜Ｉｂｚｈ｜、｜Ｉｃｚｈ｜及中性点电流值｜Ｉｄｃ｜、｜Ｉｄｚ｜，再根据式(1)、式(2)来判断两侧电流互感器三相是否同极性，若非同极性，再根据式③来判断非同极性相并改正。
(2)测量流经三相差动继电器的差电流值｜Ｉａｏ｜、｜Ｉｂｏ｜、｜Ｉｃｏ｜，然后根据上述式(4)、(5)、(6)、(7)，判断是何种接线错误：
ａ）若｜Ｉao｜＝｜Ｉｂｏ｜＝｜Ｉｃｏ｜＝0，则三相差动保护接线正确。
ｂ）若｜Ｉａｏ｜＝｜Ｉｂｏ｜＝｜Ｉｃｏ｜＝2｜Ｉａｃｈ｜，则接入三相差动继电器的电流回路相位正确，但有一则电流互感器三相极性全接反。
ｃ）若有两相差电流为某一侧输入电流的3倍，但第三相为0，则差电流不为0的两相差动继电器的两侧电流回路不同相。
ｄ）若｜Ｉａｏ｜＝｜Ｉｂｏ｜＝｜Ｉｃｏ｜＝3｜Ｉａｃｈ｜，则两侧电流互感器的三相极性均正确，但三相差动继电器的输入电流均不同相。
ｅ）若有两相差电流等于其一侧输入电流，第三相差电流为其输入电流的2倍，则有一侧电流互感器的三相极性全接反，且差电流相等的两相差动继电器的两侧电流回路不同相。
ｆ）若｜Ｉａｏ｜＝｜Ｉｂｏ｜＝｜Ｉｃｏ｜＝｜Ｉａｃｈ｜，则有一侧电流互感器的三相极性全接反，且三相差动继电器的输入电流均不同相。
(3)根据上述判断，改正差动保护接线。
ａ）若是上述错误ｂ)，只要改变一侧电流互感器的三相极性。
ｂ）若是上述错误ｃ），只需交换差电流不为0的差动继电器的一侧电流回路。
ｃ）若是上述错误ｄ），可先交换其中两相差动继电器的一侧电流回路，再重复步骤(2)、(3)。
ｄ）若是上述错误ｅ），可先改变一侧电流互感器的三相极性，然后将差电流相等的差动继电器的一侧电流回路交换。
ｅ)若是上述错误ｆ），可先改变一侧电流互感器的三相极性，再重复第ｃ)点。
5 结语
用钳形表检查发电机差动保护接线的错误，虽然不能检查出三相差动保护的相序错误，但经检查并改接后，已消除差动保护误动的情况；同时，也不会影响差动保护在发电机发生内部故障时的正常工作。如果在保护屏上有功率表、电度表等计量表计的话，结合计量表计的二次接线，用钳形表测量各电流回路的电流值，再通过相量图分析，也能判断其相序错误，这里就不再累述。
上述方法对保护设置较为简单，除差动保护外未设置其它对电流极性有要求的保护的小型电站，较为实用。此外，发电机常规差动保护的电流接线不外乎图1(ａ)、（ｂ）两种接线，而这两种接线的电流相量分析过程基本相同，因此，它也可以推广应用到以BCD-51等其它常规差动继电器作为差动保护的电站的接线检查。
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