一起保護誤動引起500kV開關跳閘的分析

何 秋，楊建渺，王 斌，陳 勤

(華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 臺州 317200)

0 引言

抽水蓄能電站機組具有發電及抽水2 種工況，相應的繼電保護裝置均按照這2 種工況單獨配置，保護則按照對應的閉鎖條件決定是投入還是退出。實際運行中，由于未成功閉鎖相關保護造成保護誤動的幾率較大。

某蓄能電站機組分別設置了發電機工況和水泵工況負序過流保護。此保護不僅作為發電機因外部故障或不平衡負荷引起的負序電流所產生過熱現象的保護，還作為發電機及相鄰設備不對稱短路的后備保護。其中，發電工況保護在電動工況時應該閉鎖，電動工況保護在發電工況時也應當閉鎖。保護動作后果為跳500 kV 母線及線路開關。

在一次正常發電停機中，當機組電氣制動投入時，機組電動工況負序過流保護動作，導致500 kV線路開關及橋開關跳閘，本機及相鄰機組跳機，廠用電備自投裝置(BZT)動作自動倒換。

1 事故經過

2011-10-10 T11:06:11，3 號機按計劃發電停機。

11:06:39，機組開關分閘。

11:08:09，轉速<50 %，電氣制動投入，勵磁投入。

11:08:13，上位機發“3 號機B 組電動工況負序過流保護啟動”信號，依次為“3 號機B 組電動工況負序過流保護Ⅰ段啟動”，“3 號機B 組電動工況負序過流保護Ⅱ段啟動”，“3 號機B 組電動工況負序過流保護Ⅰ段跳閘”，“3 號機B 組電動工況負序過流保護Ⅱ段跳閘”。

隨后，500 kV 分段5012 開關三相跳閘，桐巖5420 線5054 開關跳閘，3 號機事故停機，4 號機事故停機，廠用電倒換。

2 事故原因分析

現場檢查，3 號機B 組保護盤柜=03U+JA02上有“46.11 啟動、46.12 動作、46.13 動作”記錄。保護人員查看故障錄波，發現事故時機組負序電流達到啟動值，保護正常動作。

正常情況下，機組處于發電停機狀態時，發電工況負序過流保護投入運行、電動工況負序過流保護閉鎖，但實際上事故機組電動工況負序過流保護未成功閉鎖。此時恰好機組電氣制動投入，在機組定子回路中產生正序制動電流，由于發電工況下的正序電流也就是對應的電動工況下的負序電流，從而觸發電動工況負序過流保護動作跳開500 kV 開關及機組。

機組負序過流保護閉鎖邏輯條件如圖1 所示。

圖1 負序過流保護閉鎖邏輯

從圖1 中可以看出，機組發電運行時會閉鎖電動工況負序過流保護。事故發生時，電氣制動刀合上，換向刀已經分開，轉速為50 %左右，此時只有電氣制動刀合上一個條件去閉鎖電動工況負序過流保護。電氣制動刀合上信號由電氣制動刀位置輔助接點經過中間繼電器送至閉鎖邏輯，如果電氣制動輔助接點損壞或者中間繼電器接點粘連，均會造成閉鎖信號無法成功送至閉鎖邏輯，從而導致電動工況負序過流保護失去閉鎖，在事故發生時誤動。

現場維護人員檢查發現，電氣制動刀輔助接點經過的中間繼電器接點接觸電阻過大，使電氣制動刀合上這個閉鎖信號未成功送至閉鎖邏輯。這是此次事故發生的根本原因。

3 暴露的問題

負序過流保護閉鎖邏輯可靠性不高，在很多種情況下只存在一個條件對其進行閉鎖，一旦輔助接點或中間繼電器出現問題，必將導致閉鎖失敗。同時，閉鎖邏輯設置也不合理，在機組出口開關已經分開的情況下，機組負序過流保護已經失去對相鄰設備短路的后備保護功能，而此時保護的動作仍會跳500 kV 開關，因此一旦保護誤動，會造成嚴重的后果。

4 改進措施

加強對相關保護閉鎖回路中間繼電器的檢查和校驗，中間繼電器每年檢驗1 次，每3年進行全部更換。

增加冗余閉鎖回路，提高閉鎖回路的可靠性。采用單獨電源、閘刀輔助接點并聯、增加中間繼電器、中間繼電器輸出接點并聯的方式來實現閉鎖。改進原電氣制動刀閉鎖回路(見圖2)：新增一路直流電源，將原閉鎖回路中A、B、C 三相輔助接點由串聯改為A、B 串聯用于原閉鎖回路，C 用于新增閉鎖回路，然后串聯一個新增的中間繼電器，中間繼電器輸出接點和原閉鎖回路中間繼電器輸出接點并聯后至保護裝置閉鎖輸入(見圖3)。

圖2 原閉鎖回路示意

保護裝置防止誤動和拒動的能力是相對的，在增加了閉鎖可靠性、降低誤動幾率的同時也提高了誤閉鎖保護拒動的幾率。為防止保護異常閉鎖及2路閉鎖回路不一致，2 個閉鎖繼電器各輸出一副接點至監控系統，在監控系統中增加誤閉鎖和閉鎖回路不一致的報警邏輯。當2 路閉鎖回路信號不一致時，上位機發保護閉鎖不一致信號，提醒運行維護人員到現場檢查保護異常情況。當出現誤閉鎖時，上位機發保護誤閉鎖的報警信號，同時為了保護機組，機組自動轉停機。

圖3 改進后的閉鎖回路示意

5 結束語

由于目前電網結構中火電比重很大，峰谷差逐漸擴大，抽水蓄能電站作為最佳的調峰調谷電源日益得到電網的重視。提高抽水蓄能機組運行的穩定可靠性對電網的安全運行具有很大作用，因而對抽水蓄能機組繼電保護裝置動作的正確性、可靠性要求很高。在目前的形勢下，減少保護誤動幾率，提高保護的可靠性，采用增加監控報警配合，對保護誤閉鎖進行限制，是確保繼電保護裝置正確可靠動作的最好辦法。

1 陸佑楣，潘家崢．抽水蓄能電站[M]．北京：水利電力出版社，1994．

2 張春生，姜忠見．天荒坪抽水蓄能電站技術總結[M]．北京：中國電力出版社，2007．

3 賀家李，宋從矩．電力系統繼電保護原理[M]．第3 版．北京：中國電力出版社，2000．

4 梅祖彥．抽水蓄能發電技術[M]．第1 版．北京：機械工業出版社，2005.