荔城站220kV失灵保护不正确动作分析及对策研究

2010-04-13李娟张弛曾耿晖张智锐李一泉曹建东

电力工程技术 2010年6期

李娟，张弛，曾耿晖，张智锐，李一泉，曹建东

（1.国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京210003；2.广东省电力调度中心，广东广州510600）

根据近3年的广东电网保护动作数据，随着220kV国产GIS设备大量投运，断路器失灵次数约占全部系统故障的0.9%，表明断路器失灵已成为一种常见故障。但由于失灵保护回路非常复杂，往往牵涉到数个不同保护屏的继电保护装置；而自四统一时代以来，失灵启动回路（包括主变保护的解复压闭锁回路）中各保护装置对于失灵回路中各环节的分工也不尽相同，造成了现场失灵保护回路很不规范，现场继电保护专业人员认识混乱，给系统带来了很大的安全隐患。鉴于失灵保护对于确保系统稳定的重大意义，电力工业必须对其予以高度的重视。针对一次220kV变电站失灵保护的不正确动展开了深入分析，提出了在失灵保护配置、回路及检验方法等多方面的对策，以抛砖引玉，更好的促进失灵保护在我国电力系统的应用，更好的发挥其对于系统稳定的重大作用。

1 事故前运行方式

荔城站220kV 1M、2M母分列运行，220kV母联2012断路器在分闸位置，220kV增荔乙线、陈荔甲线、陈荔乙线、3号主变运行在220kV 1M；220kV荔九线、1、2号主变运行在220kV 2M。2012断路器备自投装置投入。110kV 1M、2M母线分列运行，1、2号变中、荔沙甲线、荔村线、荔三线、荔朱线运行在110kV 2M；3号变中、荔石线、荔电线运行在110kV 1M。

2 保护动作情况及分析

2008年11月7日21时14分56秒，荔城站220kV失灵保护动作，跳开运行在220kV 2M上的220kV荔九线、1号变高、2号变高断路器。失灵保护动作闭锁自投，220kV2M母线失压。

2.1 110kV荔村线保护动作分析

荔城站事故前运行方式见图1。

2008年11月7日21时14分56秒，荔城站110kV荔村线发生B相接地故障（巡线发现荔村线6号塔B相绝缘子均压环遭雷击击穿），根据220kV荔城站录波图和110kV荔村线保护启动报告分析，110kV荔村线B相故障电流二次值大约60 A（TA变比600/5,一次故障电流大约7.2 kA），110kV 2M母线相电压没有跌落且三相对称，开口三角零序电压大约16.9V。

通过保护装置记录的电压、电流计算，故障时B相的测量阻抗约为：0.56∠78°，而距离I段的整定值为0.53∠78°，测量阻抗落在了距离I段圆外，故距离I段没有动作。距离II段动作时间为0.6s，长于220kV失灵保护0.5s时间所以未能动作。线路零序电压采用自产3U0，零序电流保护因为经方向，保护不动作。

2.2 荔城站220kV失灵保护动作分析

检查220kV荔九线和1、2号主变失灵启动回路，发现1号主变失灵启动回路只经过1号主变失灵启动电流接点和母线切换接点串接启动失灵保护，未经主变保护保护一、保护二动作接点CKJ和三跳动作接点TJR把关（见图2）。110kV荔村线故障时，流过1号主变的二次电流大约5 A，超过1号主变失灵启动电流定值3.6 A，同时，荔城站220kV 2M零序电压二次值约为11.7V（定值为6V）。导致误启动220kV失灵保护。失灵保护经0.5s延时出口跳闸。

检查图纸发现1号主变失灵启动回路原理图逻辑正确，端子排图有错误，现场接线错误，施工、调试、验收未能发现接线错误，最终导致失灵保护误动。

2.4 分析结论

（1）由于缺乏操作性强的失灵保护配置、组屏、压板、回路等的相关行业或企业规程规定，导致制造、设计、施工、验收、整定、定检和运行维护等缺乏一系列统一的技术标准，此为本次事故的的深层次原因。

（2）具体到1号主变失灵保护启动回路本身，在2003年主变保护更换工程的施工、调试和验收过程中，未能及时发现失灵启动回路的设计和实际接线错误，从而消除隐患。

（3）在失灵保护定检工作中，由于牵涉到运行中的母差保护，启动回路试验安全风险很大。现场工作人员普遍存有不敢动手的现象，试验方法也不尽科学，导致定检没有取得预期的效果，即定检并不能检出问题。

3 对策研究

3.1 技术标准

针对新建、改建和扩建的失灵保护，广东省电力调度中心通过参考文献[1]对其配置、组屏及回路进行了全面的规范，主要包括：

（1）失灵保护的配置

考虑到断路器失灵事件的日益增多，同时失灵保护拒动对于系统的影响，广东电网在原来220kV双套母差保护的配置模式基础上，确定失灵保护也应采用双重化配置的方式，以提高失灵保护动作的可靠性。

（2）失灵保护的启动

考虑到双套配置的失灵保护经由同一个电流元件把关不符合可靠性的要求，而内含有失灵保护功能的微机型母差保护也可实现电流判别功能。而采用母差保护装置内部的失灵电流判别功能（启动失灵回路逻辑框图如图3所示），还可有效简化外部失灵启动回路，降低失灵保护误动作风险。

（3）失灵保护的跳闸

失灵保护仍然利用母差保护的跳闸回路，由于每套母差保护出口各作用于一个跳圈，失灵保护考虑同样处理，即失灵保护也和母差一样各作用于一个跳圈，从而简化了二次回路，保证回路间的相互独立，有效避免寄生回路的产生，同时可靠性没有降低。虽然国标GB/T14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》4.9中要求，失灵保护同时动作于两组跳闸回路，但其前提是不要求失灵保护双重化配置，而整个GB/T14285—2006理念上凡是双重化的配置，均要求相互独立。

此外，广东省电力调度中心还在参考文献[1]中对失灵保护主变支路解除复压闭锁（要求不同继电器）、失灵保护所用TA绕组的位置（要求位于TA各绕组的中间）、间隔保护对于失灵保护的启动方式（要求一启二）等进行了明确的规定，从而理清了广东继电保护专业对于失灵保护的管理思路，简化了失灵保护的启动和跳闸回路，提升了失灵保护的规范性和可靠性。

3.2 试验方法

造成本次事故的一个很重要的原因在于验收和定检过程中工作不到位，对于现场正在运行的形式多样的失灵保护回路，必须审慎思考，想清楚再干，各级继电保护管理部门应高度重视失灵保护回路的检验，建立科学、严密的试验方法，而不仅仅是保证不漏项、不缺项，只有方法正确，方可确保检验结果的可信性。下面以运行中220kV失灵保护启动回路为例，阐述利用“逐点测量电压”进行失灵保护启动回路的试验方法和要求。

（1）检查变电站所有220kV间隔（线路、主变、母联、分段、旁路，以下同）的失灵启动回路设计图纸逻辑正确（包括主变保护解除失灵保护复压闭锁回路，以下同）；

（2）退出220kV失灵保护：

①按照图纸(见图4)核查所有220kV间隔的失灵启动回路现场实际接线正确。

②对照图纸测量所有220kV间隔的失灵启动回路各接线端子的对地电位符合正常运行情况。

以图4的220kV线路保护失灵启动回路为例说明正常运行时各接线端子正常电位（假设该站直流系统电压为220V）：用直流电压表测量8D28端子的对地电位应为+110V，测量8D29、8D31、8D33、8D35端子的对地电位应为0V，测量主一保护屏的1D44、1D45、1D46端子的对地电位应为0V，测量主一保护屏的压板LPa、LPb、LPc的对地电位应为0V；测量主二保护屏的1D44、1D45、1D46端子的对地电位应为0V，测量主二保护屏的压板LPa、LPb、LPc的对地电位应为0V；测量4D63、4D68、LP3的对地电位应为0V；线路运行中，电压切换继电器1YQJ或2YQJ应动作，测量主一保护屏的1D43端子的对地电位应为－110V，测量主二保护屏的1D43端子的对地电位应为－110V，测量4D69、4D70、4D146端子的对地电位应为－110V，测量失灵启动总压板LP的对地电位应为－110V，测量4D147（024）、4D148（025）端子的对地电位应为－110V。并按照附表一的格式记录失灵启动回路各接线端子的测量电位，并存档保存。

通过以上检查图纸、核对接线、测量220kV失灵保护启动回路各接线端子的对地电位正常与否，可以初步判断确定220kV失灵保护启动回路经过了保护动作接点和失灵启动电流接点双重把关。其他接线情况的220kV失灵保护启动回路接线端子的电位检查测量可参照上面的方法执行，检查主变间隔时，可在220kV失灵保护装置检查主变解除失灵保护复压闭锁开入量正常。

检查所有220kV间隔的失灵启动压板名称标识清楚、正确，失灵启动压板投入正确（包括主变保护解除失灵保护复压闭锁压板），220kV失灵保护屏压板投入正确。

依托上述检验方法，广东电网对所有220kV及500kV失灵保护展开了清查，查出了设计、施工、回路及装置质量等方面多个问题；同时通过参考文献[1]，对今后新建、改建和扩建的失灵保护进行了规范，从而强化了整个失灵保护的管理。