一起斷路器失靈保護(hù)誤動(dòng)作的分析

劉玉柱 陳繼

【摘 ?要】隨著中國改革開放和經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)一步發(fā)展，帶動(dòng)了發(fā)展中國家的電力行業(yè)發(fā)展壯大，大型火電機(jī)組陸續(xù)投產(chǎn)，雖然火電廠在設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行維護(hù)等方面積累了成熟的經(jīng)驗(yàn)，但仍存在因中外繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)理念不同，繼電保護(hù)裝置判據(jù)不足，造成保護(hù)誤動(dòng)作。本文以某發(fā)展中國家燃煤電站500kV升壓站ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈誤動(dòng)作案例為依據(jù)，從斷路器失靈保護(hù)的工作原理、判據(jù)、定值整定、動(dòng)作出口等方面對斷路器失靈保護(hù)進(jìn)行探討和分析。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù);斷路器失靈保護(hù);設(shè)計(jì)理念;誤動(dòng)作

一、事故案例介紹

某國一燃煤電站，建有2臺660MW燃煤機(jī)組。500kV系統(tǒng)共有兩條出線，共10回?cái)嗦菲鏖g隔，GIS采用3/2接線方式，每條出線通過一臺斷路器并聯(lián)一臺電抗器運(yùn)行。啟備變通過兩臺斷路器與I母、II母連接。下圖為500kV電氣主接線圖

500kV線路保護(hù)采用雙重化配置，每條線路各配置一套ALSTOM公司生產(chǎn)的P466線路保護(hù)裝置和SIEMENS公司生產(chǎn)的7SA522線路保護(hù)裝置。斷路器失靈保護(hù)裝置采用ALSTOM公司生產(chǎn)的MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)裝置。由于ALSTOM?MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)裝置失靈保護(hù)邏輯判別原件缺少零序電流、負(fù)序電流或電流突變量閉鎖判據(jù)，使斷路器失靈保護(hù)發(fā)生了誤動(dòng)。

2019年8月19日，連續(xù)多日暴雨，某燃煤電站內(nèi)電纜溝被水淹沒，500kV升壓站繼電器室“II母線第II套保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)斷路器三相失靈”至500kV B2Q2斷路器失靈保護(hù)裝置信號電纜負(fù)極接地，啟動(dòng)B2Q2斷路器外部失靈保護(hù)，斷路器在合閘位置，滿足ALSTOM ?MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)裝置外部失靈保護(hù)的動(dòng)作條件，500kV B2Q2斷路器失靈保護(hù)一段動(dòng)作，跳B2Q2斷路器，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)變組失靈，跳2號機(jī)組。

二、斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作分析及處理

1.ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作邏輯

外部失靈：

斷路器外部失靈保護(hù)開入接線如圖所示，

外部保護(hù)動(dòng)作信號“II母線第I套保護(hù)動(dòng)作”、“II母線第II套保護(hù)動(dòng)作”、“發(fā)變組第I套保護(hù)動(dòng)作”、“發(fā)變組第II套保護(hù)動(dòng)作”、“B2Q3斷路器保護(hù)動(dòng)作”、“短引線保護(hù)動(dòng)作”的保護(hù)接點(diǎn)閉合啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)繼電器50BF1，50BF1接點(diǎn)閉合啟動(dòng)時(shí)間繼電器，失靈保護(hù)繼電器和時(shí)間繼電器共同啟動(dòng)跳閘繼電器。時(shí)間繼電器可以整定動(dòng)作時(shí)間，ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)裝置設(shè)置的時(shí)間t1時(shí)限：0.15s，動(dòng)作于重跳本開關(guān)（發(fā)變組兩臺斷路器會(huì)同時(shí)啟動(dòng)發(fā)變組失靈保護(hù)，無時(shí)限動(dòng)作于機(jī)組全停）。設(shè)置發(fā)變組失靈保護(hù)的目的是考慮到故障發(fā)生在發(fā)變組出口開關(guān)之間，出口開關(guān)跳開后，發(fā)電機(jī)仍然會(huì)向故障點(diǎn)提供短路電流，所以需要跳開發(fā)電機(jī)。t2時(shí)限：0.25s，動(dòng)作于跳相鄰開關(guān)。

內(nèi)部失靈：

如果任一相已斷開，斷路器失靈保護(hù)的電流繼電器檢測到斷路器有電流，且電流大于整定值，時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，電流繼電器和時(shí)間繼電器都動(dòng)作后，啟動(dòng)跳閘繼電器，跳閘出口與外部失靈相同。如果在跳閘時(shí)限內(nèi)，電流繼電器檢測到電流小于整定值，則電流繼電器返回不動(dòng)作，失靈保護(hù)也不動(dòng)作。

2.失靈保護(hù)邏輯存在的問題

根據(jù)《繼電保護(hù)裝和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285-2006）4.9.2.2條規(guī)定：發(fā)電機(jī)變壓器組或變壓器斷路器失靈保護(hù)的判別元件應(yīng)采用零序電流元件或負(fù)序電流元件。而從邏輯圖中可以看出，ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)裝置沒有零序電流或者負(fù)序電流的閉鎖，在二次回路故障時(shí)容易造成斷路器失靈保護(hù)誤動(dòng)作。下圖為外部保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)外部接點(diǎn)輸入示意圖，圖中TB19-TB42為“II母線第II套保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)斷路器三相失靈”至500kV B2Q2斷路器失靈保護(hù)裝置信號外部接點(diǎn)，R1、R2為直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的偏置電阻，C1，C2分別為直流正負(fù)極電源對地電容。電纜TB42至C4部分電纜絕緣在基建時(shí)受損，當(dāng)電纜浸泡在水中時(shí)，電纜絕緣進(jìn)一步下降，用萬用表測得的電纜對地絕緣電阻為1000Ω左右。由于升壓站直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置本身有一個(gè)接地點(diǎn)，當(dāng)TB42至C4部分電纜接地絕緣降低后，R1電阻、接地電阻和光隔構(gòu)成的串聯(lián)回路兩端有約220V電壓，由于光隔的輸入阻抗遠(yuǎn)大于接地及R1電阻，所以大部分電壓被光隔分壓，同時(shí)也有較長的直流電纜的電容效應(yīng)，引起光隔動(dòng)作，啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)，導(dǎo)致B2Q2斷路器和2號機(jī)組跳閘。

3 對失靈保護(hù)判據(jù)的修改

ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)的判據(jù)不完善，與《繼電保護(hù)裝和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285-2006）4.9.2.2條規(guī)定不符，該問題在電站基建的時(shí)候已經(jīng)提出，但是該國NTDC（國家輸配電公司）對于ALSTOM ?MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)有自己的認(rèn)識，認(rèn)為造成誤動(dòng)的可能性不大，所以對 ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護(hù)的判據(jù)未做修改。本次事件表明零序電流、負(fù)序電流作為失靈保護(hù)的判別元件來閉鎖保護(hù)誤動(dòng)是十分必要的，針對屬地電廠的實(shí)際，各方進(jìn)行了溝通研究，拿出了方案使問題得以解決。

三、結(jié)束語

國外的保護(hù)設(shè)計(jì)理念與國內(nèi)存在著一些不同，國外保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)有很多值得我們學(xué)習(xí)借鑒的地方，但是其中也有一些缺陷，需要我們在使用的時(shí)候進(jìn)行甄別和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]國網(wǎng)公司《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》國能安全〖2014〗161號;

[2]ALSTOM MiCOM P841技術(shù)說明書，版本：M 71&61。

（作者單位：中國電建甘肅能源投資有限公司）