智能变电站继电保护典型案例

课程名称：继电保护典型案例授课人：袁明哲智能变电站运维检修技术培训四川省电力公司版权所有2013目录继电保护案例的主要类型一典型案例介绍二四川省电力公司版权所有20131运行维护不当•由于在设备服役期中检修运维不当造成的不安全事件较多，主要体现在设计错误、现场运维疏漏、未按规程要求进行保护校验、反措执行不力、图纸审查不严谨、改造接线错误、设备运行工况下降等方面。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】110kV某站#1主变本体重瓦斯保护动作，#1主变三侧开关跳闸，事件造成该站#2、#3主变重载，无负荷损失。经检查瓦斯继电器到本体端子箱之间电缆两芯线间绝缘为零，电缆外皮已损坏。经查阅#1主变修试记录，在跳闸发生前20天，#1主变完成吊罩大修，工作中本体重瓦斯到本体端子箱间的电缆并未拆除。吊罩时又没有固定该电缆，且被压在主变钟罩下，造成电缆破损，投运后受损电缆的金属层因天气潮湿迅速锈蚀，绝缘逐步降低，最终导致#1主变本体重瓦斯保护动作，三侧开关跳闸。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有20132误整定继电保护定值整定工作是调度机构继电保护专业人员的核心工作之一，而误整定则是继电保护整定人员最易发生不安全事件，其中误整定发生的原因复杂，导致的结果也各异，这涉及继电保护整定人员的业务水平、工作习惯、责任心等诸多方面。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】110kV某变电站10kV出线三相短路，馈线保护装置未启动，而主变低后备复压过流I、II段拒动，最后仅靠低后备复压过流IV段动作切除主变隔离故障。经现场试验确认，该主变保护升级后，低后备复压过流方向元件与原说明书相反，而检修班组未实时将装置异动情况反映调度部门，而整定人员也未能核实收资的正确性，且在调试定值下达后未与现场调试人员沟通确认定值的正确性。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有20133继电保护装置缺陷微机保护是由微处理器和相应的软件程序实现各种复杂功能的自动化装置，其运行特性和逻辑结构由硬件工况和软件逻辑决定，因此具有较大的灵活性和特异性。尤其是非“六统一”设备和智能站保护设备，厂家逻辑各异，自定义规约和模型文件与IEC61850标准模型不完全相近，调试组态工具的多样化，同时厂家技术力量不够成熟，造成装置类问题日益频发继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】220kV甲站110kV甲丙线169开关因线路上有吊车违规操作，造成C相永久性接地故障，169开关保护动作跳闸。同时，甲站220kV甲乙南线线路两侧A套纵联零序保护动作，单跳C相，经延时重合后再加速三跳。经排查确认：甲丙线和甲乙南线相距较近且有10多公里线路共廊，有较强的零序互感，两条线分属不同电压等级，电联系较弱，构成一个强磁弱电系统。甲乙南线区外故障时，因为相邻线路零序互感，导致甲乙南线A套保护的零序功率方向元件（存在逻辑缺陷）发生误判，进而误动作。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有20134二次回路原因所有继电保护设备通过纷繁复杂的二次回路组成一个有效的整体，二次回路以及智能站虚端子配置的正确与否直接关系继电保护设备的动作行为能否正确实现。二次回路问题引起的继电保护不正确动作有显性立即造成后果的，也有隐性需要特定条件触发才能造成后果的。典型案例中反映出的二次回路问题主要存在在接口回路，电流电压二次回路、交流窜入直流等方面。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】某110kV内桥接线变电站，10kV馈线故障，引起#2主变差动保护动作，事件发生后检查发现#2主变保护装置之前故障，运维单位更换装置SV板后，未配置MU电流通道极性。而实际桥开关CT一次极性指向I母，故#2主变差动保护中桥开关CT二次极性错误。该站平时负荷轻，差流较小，因此未被有效发现，但在区外故障较大穿越电流情况下差流产生，造成差动保护误动。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有20135人员责任引起继电保护专业人员担负着生产、基建、大修、技改、反措执行等一系列工作，支撑着继电保护设备的安全稳定运行，工作任务艰巨而繁忙。尽管每位员工都力求确保安全生产，但在现场由于安全措施不当、人员技能不足以及违章违规行为的存在，人员责任事故并没有彻底杜绝，特别是在年检消缺、新建、改扩建过程中继电保护人员责任事件仍时有发生。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】500kV某变电站5021开关端子箱更换过程中，作业人员未对5021开关电流回路至甲乙线线路保护装置进行有效隔离，直接在5021开关端子箱进行电缆接线整理时不慎将电流回路A、C相短接并接地。导致造成500kV甲乙线线路2号保护动作，甲乙线跳闸。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有20136发电厂保护类发电厂的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，而发电机本身也是十分贵重的电气设备；另外，蒙东地区是全国重要的风电基地，担负着将清洁绿色电能向负荷中心输送的重任。分布式电源上网是一个系统性的难点。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013【案例简述】某发电厂在更换完自用变10kV开关柜后，投入开关柜直流电源时，3F和4F磁场断路器跳闸，切除3F、4F机组。事件原因为由于厂家误将跳闸出口接点配置为有源接点，400V开关控制电源为交流220V，导致400V断路器操作电源通过有源接点窜入直流电源中，导致灭磁开关后备跳闸继电器误动作，从而引发灭磁开关跳闸，由此引起一系列保护动作，致使发电机组退出运行。继电保护案例的主要类型四川省电力公司版权所有2013典型案例介绍（1）案例简述某日23点，某地下雨并伴随大风天气，故障前运行方式如图1所示。乙站内的彩钢板被吹上110kV母线，造成该站110kV母线发生两相短路，45ms后发展为三相接地故障。故障发生后，220kV甲站110kV甲乙线线路保护未动作，后由2号主变中压侧复压过流1时限动作跳开110kV母联130开关，复压过流2时限动作跳开主变中压侧102开关，将故障切除。110kV线路距离保护拒动案例四川省电力公司版权所有2013保护动作情况甲站2号主变中压侧复压过流1时限动作跳开110kV母联130开关，复压过流2时限动作跳开主变中压侧102开关。四川省电力公司版权所有2013故障波形四川省电力公司版权所有2013深南瑞PRS-753D动作判据（1）两相故障：以BC相间（接地或不接地）故障为例，姆欧继电器的动作判据为其采用非故障相电压作为极化电压，可以有效防止保护安装处反向两相金属性短路时阻抗继电器误动或正方向出口两相短路时拒动90arg270BCpsetBCAIZUUj四川省电力公司版权所有2013在两相故障发生后，由于故障迅速转换为三相故障，导致A相电压骤降，AUj&相位不能准确测量，使得90arg270BCpsetBCAIZUUj不能满足条件。由于故障转换后UA太小导致方向无法准确测量深南瑞PRS-753D拒动原因分析四川省电力公司版权所有2013深南瑞PRS-753D动作判据（2）三相故障：三相故障仍采用BC相参数进行测量，和两相故障不同的是极化电压用本相记忆电压，其动作判据为90arg27010BCzdpBCBCIZUU四川省电力公司版权所有2013深南瑞PRS-753D动作判据在记忆电压存在期间为BC相间的记忆电压；在记忆作用消失后，0BCU0BCU就是故障后母线实际的残压。记忆作用消失后，继电器对出口和母线上故障的方向判别将变得不明确。该装置采取给稳态特性设置电压死区的方式来解决这一问题：背后母线上故障时，残压不足以克服死区，继电器始终不会动作；正向出口故障时在记忆电压作用下继电器立即动作；在继电器已动作的条件下，如果残压未发生变化，说明故障仍然存在，就将继电器的动作一直保持下去。四川省电力公司版权所有2013深南瑞PRS-753D动作判据PRS-753D线路保护装置设置极化电压死区门槛为12V。姆欧距离继电器对于不对称故障（单相故障、两相故障），使用健全相电压交叉极化，不存在死区问题，可以保证区内不对称故障可靠动作；对于三相对称故障，若UBC线电压大于12V，则使用UBC线电压极化的BC相间距离继电器测量，若UBC线电压低于12V，则使用UBC的记忆电压极化的BC相间距离继电器测量。由于记忆电压不能无限制长时间使用，深南瑞公司将110kV线路保护装置的记忆电压有效时间设置为故障后的40ms内有效。四川省电力公司版权所有2013深南瑞PRS-753D拒动原因分析因两相故障超过40ms，三故障时记忆电压已消失乙站母线三相故障时甲站110kV母线电压残压较小，UBC仅6.90V，小于12V的电压死区门槛，装置应用记忆电压，但此时距故障发生时刻已超过40ms，记忆电压失效，造成三相距离继电器不能正确测量四川省电力公司版权所有2013与其他厂家的公式判据对比RCS-931相间故障：𝑈𝑂𝑃𝛷𝛷=𝑈𝛷𝛷−𝐼𝛷𝛷×𝑍𝑍𝐷𝑈𝑃𝛷𝛷=−𝑈1𝛷𝛷继电器的极化电压采用的是正序电压，不带记忆。故障后各相正序电压的相位与故障前的相位基本不变，与故障类型无关，易取得稳定的动作特性。除了出口三相短路以外，正序电压幅值不为零可提高保护动作时间。RCS-931三相短路：𝑈𝑂𝑃𝛷=𝑈𝛷−𝐼𝛷×𝑍𝑍𝐷𝑈𝑃𝛷=−𝑈1𝛷𝑀其中𝑈1𝛷𝑀=𝐸𝑁𝛷×𝑒𝑗𝛿为记忆故障前正序电压。当记忆电压消失后，极化电压算法改变，其公式变为：𝑈1𝛷𝑀=𝐼𝛷×𝑧𝑘，即在记忆作用消失后依然能进行计算。四川省电力公司版权所有2013事故结论事故结论本次故障为短线路发展性故障，三相故障期间残余电压低于电压死区门槛，而故障的发展性导致距离保护错失记忆电压的正常使用时间，最终造成距离保护未动作，由甲站2号主变后备保护动作切除故障。保护装置的动作情况反映出深南瑞生产的PRS-753D线路保护装置在原理上存在一定缺陷，若发生两相短路40ms后发展为三相短路时，保护装置可能无法正确动作。四川省电力公司版权所有2013延伸知识四川省电力公司版权所有2013延伸知识四川省电力公司版权所有2013典型案例介绍（2）某电网220kV甲站通过220kV甲乙线与乙站相连、通过110kV甲丙线与丙变电站相连；110kV甲丙线与220kV甲乙线相距较近且有10多公里共廊。如图1所示。某日20点40分，110kV甲丙线因线路上有吊车违规操作，造成C相永久性接地故障，166开关保护零序II段，接地距离II段动作跳闸，重合闸未成功。同时，甲站220kV甲乙线线路两侧RCS902A_SC保护装置纵联零序保护动作，单跳C相，经重合闸延时后重合，重合成功后甲乙线线路两侧RCS902A_SC保护装置纵联零序保护动作，三跳。零序互感引起的线路保护误动案例四川省电力公司版权所有2013甲站220kV母线乙站220kV母线丙站110kV母线共廊部分甲站110kV母线261201101166263161零序互感引起的线路保护误动案例四川省电力公司版权所有2013保护动作情况取甲站和乙站220kV甲乙线RCS902A_SC保护装置录波数据,计算零序电流幅值、零序电压幅值、零序电压电流相位及零序功率，结果如图2和图3所示。图中的第一幅分图为3I0的幅值，第二幅分图为3U0的幅值，第三分图为3U0超前3I0的角度，第四分图为零序功率。零序互感引起的线路保护误动案例四川省电力公司版权所有20130204060801001200123I002040608010012000.511.53U00204060801001200200400Arg(3U0/3I0)020406080100120-2-101P0甲侧零序分量四川省电力公司版权所有2013乙侧零序分量02040608010012001233I002040608010012001