四川典型事故分析

四川省典型事故分析四川电力调度中心继电保护处2010年04月一、220kV线路同期合闸保护误动1.事故情况2009年1月4日，220kV棉越线在越西侧同期手动合闸时，两侧CSL102A高频突变量保护动作跳闸，两侧CSL101A保护仅启动未动作。2.事故分析（1）220kV棉越线保护配置情况220kV棉越线两侧保护配置均为：CSL101A（高频距离保护）＋CSL102A（高频突变量方向保护）＋CSI101A（重合闸及断路器辅助保护）。均为南自四方公司生产的装置，于1999年投运。保护正常运行时手合逻辑为：保护装置感受到有手合开入信号后，再进入手合加速逻辑。进入手合加速逻辑后，CSL101A退出带高频通道的高频距离保护，投入不带高频通道的高频阻抗手合加速功能；CSL102A退出带通道的高频突变量方向保护，投入不带高频通道的高频阻抗手合加速功能。保护装置若没有感受到手合开入信号，CSL101A投入带高频通道的高频保护；CSL102A则保护，投入带高频通道的突变量方向保护。（2）现场具体情况现场施工设计图纸中的手动合闸和手动准同期合闸，接入线路保护装置操作箱的手合继电器SHJ，设计图中操作箱的SHJ触点不接入保护装置的手合开入端子1n84（即1D46和1D44端子间）。根据设计接线情况，此次手动合闸时，保护装置将不能感受到手合开入信息，没有进入手合加速逻辑，而投入带高频通道的高频保护。当两个系统合环时，必然有一定的冲击电流，按照保护装置CSL102A高频突变量方向保护逻辑，相当于在220kV棉越线正方向短路，故两侧高频突变量方向保护动作，导致220kV棉越线跳闸。而CSL101A为高频距离保护，保护测量阻抗不在保护区内，不能动作。3.防范措施针对设计上存在的问题，在对220kV棉越线保护进行技术改造前，若需要通过220kV棉越线进行两个系统合环时，应采取以下措施：操作220kV棉越线264开关手动并列或合环前需临时停用220kV棉越线两侧1号线路保护装置高频方向保护，待棉越线264开关并列或合环完毕，运行正常后，检测高频通道正常，再启用棉越线两侧1号线路保护装置高频方向保护。针对同期并列装置进行非同期合闸时，造成保护误动，国家电网公司下发了《关于加强发电厂、变电站同期装置运行管理工作的通知》（生变电〔2007〕92号文），四川省电力公司下发了《关于加强发电厂、变电站同期装置运行管理工作的通知》（川电调度〔2007〕54号文）。要求各发电厂、变电站同期装置严格按照有关要求进行管理操作。二、闭锁式高频保护误停信1.事故情况2007年3月7日凌晨5：40分圆湾站220kV向园北线261开关C相跳闸出口并重合成功，同时220kV园金北线264保护收发信机误动作，对侧（金鹅侧）C相跳闸并重合成功。本侧是区外反方向故障，但对侧是正方向故障，本侧停信后，对侧保护动作。2.事故现场分析保护人员在现场对保护和录波器的录波图进行分析比较，发现264的保护录波图上3U0的方向与同在Ⅰ母上的262、266保护所录的3U0的方向相反，满足＃2高频保护的停信条件，从而导致264＃2高频收发信机停信。同时发现在母联开关在合位的运行方式下，故障时Ⅰ母的3U0比Ⅱ母更大，因此初步判断是电压回路上有问题。通过对264保护装置回路的检查，发现在2号保护装置的4D端子排上，外部引入的L630和L640经保护切换出来的4D160（4n204）端子处接有N600，故障时264开关运行于Ⅱ母线，因此2YQJ闭合使得L640与N600连通。由于此接线错误使得264保护的N600在故障时电位升高，自产3U0也随之变化，从而导致上述结果。另外，264＃2高频保护虽然停信，由于它是靠距离元件来选相，从264＃2保护的录波图上可以看出，故障相C相的电压与其他线路相比是增大了，因此距离元件无法选相，所以园湾站的264＃2高频保护没有动作跳闸。随后，继保人员更改了错误接线并对264开关2号保护装置进行了校验，装置正常，同时对所有220kV线路二次电压回路进行了清查，未再发现其它异常情况。3.事故理论分析由于264＃2保护屏上L640和N600短接，使＃2装置格相上叠加一个开口三角形电压3U0。当系统发生C相接地时，就使得非故障相电压减小，故障相电压反而增大。保护装置自产零序电压3U0033LNANBNCNCNUUUUUU保护装置LFP902保护CPU1引入了工频变化量方向（△F+、△F-）元件，△F-元件灵敏，一旦动作立即闭锁正方向元件，因LFP902相电压及相电流相位变化不大，故LFP902保护工频变化量方向反方向元件动作，保护不停讯；LFP902保护CPU1中只有零功方向元件，由于零序电压异常造成零功元件动作保护停讯。4.防范措施针对本次事故所暴露出的线路保护屏端子排处电压互感器开口三角形电压与电压互感器二次侧中性线短接，引起电压中性点偏移及三相电压发生畸变，造成零序电压（相位）异常，零功正方向元件动作致使保护停讯问题，提出要求：（1）公用电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地，接地线应使用两根4mm及以上铜芯线，并有明确的标识；（2）仔细核查电压互感器开口三角形接线，确保保护屏端子排上电压互感器开口三角形电压与电压互感器二次侧中性线无短接，现场接线与设计一致，防止误接线。三、主变压器非电量保护误动1.事故情况2009年10月15日14时8分，薛城电厂#1主变压器压力释放保护误动作，#1主变跳闸，#1解列。2009年11月27日11时16分，薛城电厂在进行红薛线242开关操作时，升压站220kV243、244开关、110kV151开关跳闸，导致2#机组停运。2.事故分析通过对回路和图纸的检查，发现#2主变瓦斯继电器内部接线桩到端子之间的连接线存在破损现象，导致该破损点与瓦斯继电器外壳接触，致使重瓦斯回路直接接地。同时242开关操作回路有软接地故障，在操作242开关时，造成直流两点接地，重瓦斯保护动作，从而误跳主变三侧。此外，主变的重瓦斯保护回路直接通过光藕采集，重动后出口，并且主变保护出口中间继电器的动作电压为115V，均不满足反措要求。压力释放保护误动为现场未按照四川省电力公司下发的川电调〔2006〕135号文要求，将压力释放保护由信号误投为跳闸。4.防范措施从设计和运行上加强对《关于下发“《四川省电力公司反事故措施实施细则（试行）》继电保护专业具体设计要求”的通知》（川电调〔2006〕96号文）、《关于下发《四川电网变压器、电抗器非电量保护运行管理指导意见》实施细则的通知》（川电调〔2006〕135号文）的贯彻执行。四、复合故障下的保护行为分析1.事故情况2010年3月26日11时48分，220kV龚九二线跳闸，龚嘴＃2纵联保护动作，选相C，重合成功；九里＃2纵联保护、接地距离I段动作，选相B，重合不成功。12时46分，220kV龚九二线九里侧开关检同期合环操作，＃2纵联保护、接地距离I段、距离后加速动作，选相B；龚嘴＃2纵联保护动作，选相A，保护仅跳开A相开关，12：54手动拉开龚九二线226DL、225DLB、C相。对龚九二线巡线，发现＃40杆B相引流线脱落。龚嘴电厂CBA九里变龚九II线合位断路器分位断路器龚嘴电厂CBA九里变龚九II线合位断路器分位断路器初次断线故障时系统示意图第二次九里侧手合于故障时系统示意图2.事故分析（1）保护配置220kV龚九二线两侧保护配置#1为高频方向保护PSL601G，#2为高频距离保护RCS-902A，龚嘴侧配置有开关保护RCS-921A。（2）事故仿真分析这次故障是线路单相短线接地复合故障，接地侧故障特征明显，而断线侧则非断线相电流大小相等，相位同相。现场的保护故障录波如下图所示第一次故障时九里变侧保护装置录波波形第一次故障时龚嘴电厂侧保护装置录波波形用华中定值整定计算程序进行仿真计算（选取大方式，B相非全相距九里35％，B相金属性接地距九里34％），结果和现场录波一致，母线电压和线路电流仿真结果如下表所示仿真计算母线电压厂站正序电压负序电压零序电压A相电压B相电压C相电压龚嘴130.10∠-30.2°1.92∠-80.1°9.87∠32.6°136.04∠-27.1°118.36∠-150.6°136.25∠87.1°九里111.88∠-30.8°20.0∠-85.4°24.22∠34.6°133.65∠-28.4°67.98∠-154.3°134.26∠88.5°厂站正序电流负序电流零序电流A相电流B相电流C相电流龚嘴298.07∠65.0°313.23∠-175.0°611.30∠125.0°917.15∠125.8°0.0003∠0.0°916.93∠124.2°九里3966.16∠-112.9°3981.30∠7.0°3057.54∠127.7°917.15∠-54.2°11004.87∠127.2°916.92∠-55.8°仿真计算线路电流（3）PSL601G保护动作分析故障点靠近九里侧，九里侧快速距离和距离I段保护动作正确，并且在重合于故障以及第二次手合于故障时，距离后加速保护动作正确。两侧纵联方向保护采用了闭锁式方式，两侧纵联保护在两次故障时均未动作。1）第一次故障时：对于九里侧是接地故障，纵联方向保护在故障后不久正方向元件立即动作停信。而龚嘴侧是断线故障，此特征与对侧开关偷跳相似，纵联方向保护退出，所以没有停信，两侧纵联方向保护不动作。2）第二次故障时：九里侧手合于故障，PSL601G纵联方向保护在合闸时退出能量方向和零序方向元件，所以九里侧纵联保护停信并不是正方向元件动作停信，而是距离I段和距离后加速保护动作后，纵联保护感受到跳闸反馈信号，由跳闸信号引起的停信。对于龚嘴侧是断线与对侧合闸的复故障，对于方向保护来说，线路正方向上的合闸操作使得方向保护正方向元件动作停信，但不会动作跳闸。（5）RCS-902A保护动作分析两次故障时，九里侧的保护动作行为均正确。但龚嘴侧第一次选相C相，第二次选相A相，并且第二次重合闸未动作。a）选相分析单相时序电流选相元件的工作原理为区区区从前面的仿真计算结果可得到A区和C区的边界，所以第一次故障选相C相，而第二次故障选相A相。b）重合闸分析BCA02180arg300II0260arg180II0260arg60II300arg20II第一次故障时，龚嘴侧#225和#226开关保护重合成功后，由于功率倒向和选相延时，龚嘴侧纵联零序保护来不及动作，九里变侧已经由加速保护切除故障，故障电气量消失后，龚嘴电厂元件返回，故而纵联保护未动作。第二次故障时，龚嘴侧#225和#226开关保护均未重合。这是由于重合闸投入了电厂侧控制字，此时的重合闸动作需三相电压均有压(相电压高于0.7Un)，以确保电站侧先合。由于九里侧手合于永久故障，合闸不成功，而龚嘴侧线路保护单跳A相，使得线路A相电压为零。因为不满足电压条件，#225和#226开关保护均不能重合。同时，由于线路上无负荷电流，即使开关位置不一致，因为无零负序电流，开关保护中的不一致保护亦不能动作。故最终形成了龚嘴侧开关BC相两相运行的情况。谢谢大家！