国家电网公司继电保护培训教材 [浅谈关于一次电网事故的继电保护动作分析]

　　【摘 要】220kV变电站110kV出线由于山火，引起一系列继电保护装置动作跳闸，造成变电站110kV母线失压。针对此次事故就继电保护动作情况进行分析，并对开关保护越级跳闸误动原因提出整定值的管理及开关机构维护的整改意见。
　　【关键词】220kV变电站；污闪；继电保护；动作分析；高频保护；单相故障
　　概述
　　继电保护装置是保障电力设备安全和电力系统稳定的最基本、最重要和最有效的技术手段。继电保护装置的正确动作关系到电力系统的安全稳定运行。消灭和减少继电保护的不正确动作是一项长期而艰巨的任务，除了认真执行规程和反思外，学习已有事故的处理方法和分析思路是非常有效的途径。
　　一、事故经过
　　2000年10月，某电力局的一座110kV变电站＃1主变两侧开关因故动作跳闸。根据值班人员反映，当时是由于某10kV线路速断保护动作跳闸，重合成功后＃1主变保护动作，跳开主变两侧开关。后经该局技术人员现场调试、检查时发现：
　　(1)1主变110kV复合电压闭锁过流保护回路的A相电流继电器(1LJ，DL－21C型)接点卡滞不能返回。
　　(2)110kV复合电压闭锁回路的电压继电器有一线圈断线(YJ)，从而引起110kV复合电压继电器失压，常闭接点闭合，起动了110kV复合电压闭锁中间继电器YZJ，使到YZJ中间继电器的常开接点闭合，从而起动跳闸回路。
　　(3)另外，中央信号系统回路中的＋XM正电源熔断器熔断使到开关跳闸时事故信号装置喇叭不响。通过更换110kV复合电压闭锁过流保护的电流、电压继电器及处理中央信号系统的电源熔断器后系统正常。经过试验合格，并送电成功。
　　二、事故的原因分析
　　通过该局技术人员的调试和综合事故现场的检查情况分析，该局技术人员一致认为造成主变复合电压过流保护误动作的原因是：电压继电器线圈断线致其常闭接点闭合，使启动回路处于预备状态，10kV线路故障引起电流继电器动作，由于电流继电器动作不能返回而使整个跳闸回路导通，经整定时间1秒后，跳主变两侧开关。造成电流继电器不能返回的原因：电流继电器动、静触点触头间有些错位(检验规程要求动断触点闭合时，动触点距静触点边缘不小于1.5mm)，加上机械弹簧反作用力不足，造成继电器动作不能返回而导通跳闸回路。
　　造成电压继电器断线原因在于继电器线圈的导线较细，而且，又处于长期带电运行状态，较为容易引起断线。
　　1、变电站保护动作分析
　　事故引起变电站失压,后果严重。经事故现场检查,高压室出线电缆头短路引起变电站10kV上排Ⅰ,Ⅱ线F11,F20开关保护装置动作是正确的。由于10kV上排Ⅰ线F11开关辅助接点烧熔,造成跳闸线圈烧毁,故障电流无法切除,引起2号主变、3号主变10kV侧后备过流保护动作使10kV分段开关513,512跳闸。保护装置动作是正确的。而变电站110kVⅡ线124开关保护越级跳闸是错误的。分析微机录波图也证明了这点。
　　2、变电站110kV开关跳闸分析
　　10:39:30,在故障前0102s时110kV三相电压波形有些变形,幅值没变。在0103s时110kV三相电压正常,110kV南庄Ⅱ线124开关三相电流A相基本没变,B相电流118kA(已折合到10kV侧),C相电流213kA(已折合到10kV侧)。再经过0137s后三相电压电流恢复正常状态。10:39:34,开始时110kV三相电压波形、幅值没变。110kVⅡ线124 开关三相电流:C相电流恢复正常、A相电流118kA(已折算到10kV侧)、B相电流213kA(已折算到10kV侧)。在013s后110kV三相电压正常,三相电流同时升到213kA(已折算到10kV侧),延时到717s。
　　从上述情况看:电流值为213kA未达到主变10kV侧后备过流保护动作定值。另从南郊变电站110kV南庄Ⅱ线124开关微机保护打印报告分析,在10:39:31到C相电流最大幅值折算到10kV侧的电流为21857kA。在这里2号、3号主变压器10kV侧后备过流整定值:动作值21965kA,216s跳10kV分段;3s跳主变压器变低。从故障开始到发展成三相电流同时升到213kA(已折算到10kV侧)的时间合计约12s。10kV上排高压室出线电缆头短路故障是发展性的,在10:39:30开始处于小波动直到10:39:43。110kV南庄Ⅱ线124开关微机保护打印报告的分析在10:39:43也就是短路故障持续了13s,A相电流最大幅值(折算到10kV侧)为51419kA,达到整定值,2号、3号主变压器10kV侧后备过流保护动作后,时间继电器的滑动接点216s将10kV分段开关512,513跳闸(合计时间为1516s)。时间继电器的终止接点未滑到3s时(合计时间为16s)已由变电站110kV南庄Ⅱ线124开关跳闸。电站110kV124开关微机保护WXBO11型装置原理及打印报告分析打印报告显示在15590 ms3ZKJCK阻抗距离Ⅲ段出口跳闸。在0采样点后2个周期,电流较小,阻抗不在Ⅲ段范围,在9340采样点后电流比前面增大许多,计算阻抗处于临界Ⅲ段,反复计算。当先判断在Ⅲ段内,后又到Ⅲ段外时,Ⅲ段延时清零。在计算结果为阻抗在Ⅲ段内时,延时出口将重新计时,造成在15590msⅢ段出口跳闸。
　　从微机保护原理分析保护动作本身不存在问题,只有重新核算本线路保护整定值,原微机保护WXBO11型的距离保护整定值:相间距离Ⅲ段电抗分量定值XX3为6168,而阻抗特性电阻分量的大定值RL也为6168。根据厂家整定要求,RL值用于启动元件动作后的正常Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段及静稳破坏检测的Ⅲ段阻抗元件,RL值既要考虑反应电阻的能力, 又应躲过最大负荷时的最小阻抗。
　　三、事故所暴露的问题
　　1、试验人员在预防性试验时责任心不强，每年的预试只重视对单只继电器的技术数据及整组进行试验，疏忽了对继电器机械部分的检查。
　　2、此次事故也暴露了“四统一”继电保护存在不少的缺陷，如接点较多，当某一接点出现问题时，容易引起误动作。长期带电运行的继电器容易损坏。
　　3、加强继电保护整定的管理。110kV微机保护整定工作是一项细致和认真的工作,对于定值单中的每一个项目都要准确计算认真复核,确保不能出错。本次故障就是由于RL值整定不正确引起的。
　　4、加强对开关机构维护和选型。跳闸开关F11由于辅助接点维护不到位,运行中产生损坏未及时发现,引起事故扩大。
　　四、今后应采取的措施
　　1、加强对试验人员的责任心教育，工作中必须认真、细致。
　　2、继电器试验时必须严格按规程要求检查机械部分，并在每年的试验报告中反映检查结果情况。以后对DL－20C系列继电器的机械部分须重点检查以下几个方面：
　　(1)检查舌片与电磁铁的间隙。舌片初始位置时的角度α应在77°～88°范围内；(2)调整弹簧。弹簧的平面要求应与轴严格垂直；弹簧由起始角转至刻度盘最大位置时，层间间隙应均匀；(3)检查并调整触点。触点应清洁，无受熏或烧焦等现象。动断触点闭合时，触点应正对动触点距静触点边缘不小于1.5mm，限制片与接触片的间隙不大于0.3mm。
　　3、运行人员对运行中的闭锁回路继电器与出口中间继电器的位置情况进行定期检查，发现异常，立即处理，使事故防范于未然。
　　4、今后在对继电保护装置进行技改或新设计时，建议采用微机保护，减少因触点问题而造成的误动作事故的发生。
　　结束语
　　近年来，电网采取了更换合成绝缘子、调整爬距、防污清扫等多项措施，使电网防污闪能力有了显著提高。但由于环境恶化等因素，仍不能彻底解决此问题。因此，有必要分析、研究现有保护装置不适应抗击大面积污闪的弱点并加以改进。从目前运行情况看，大面积污闪期间的继电保护正确动作率非常高，如何提高保护装置的选相正确率、提高线路的重合成功率是值得研究的问题。