一起斷路器失靈保護誤動作的分析

劉玉柱 陳繼

【摘 ?要】隨著中國改革開放和經(jīng)濟全球化的進一步發(fā)展，帶動了發(fā)展中國家的電力行業(yè)發(fā)展壯大，大型火電機組陸續(xù)投產(chǎn)，雖然火電廠在設(shè)計制造、運行維護等方面積累了成熟的經(jīng)驗，但仍存在因中外繼電保護裝置設(shè)計理念不同，繼電保護裝置判據(jù)不足，造成保護誤動作。本文以某發(fā)展中國家燃煤電站500kV升壓站ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈誤動作案例為依據(jù)，從斷路器失靈保護的工作原理、判據(jù)、定值整定、動作出口等方面對斷路器失靈保護進行探討和分析。

【關(guān)鍵詞】繼電保護;斷路器失靈保護;設(shè)計理念;誤動作

一、事故案例介紹

某國一燃煤電站，建有2臺660MW燃煤機組。500kV系統(tǒng)共有兩條出線，共10回斷路器間隔，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線路保護裝置和SIEMENS公司生產(chǎn)的7SA522線路保護裝置。斷路器失靈保護裝置采用ALSTOM公司生產(chǎn)的MiCOM P841斷路器失靈保護裝置。由于ALSTOM?MiCOM P841斷路器失靈保護裝置失靈保護邏輯判別原件缺少零序電流、負序電流或電流突變量閉鎖判據(jù)，使斷路器失靈保護發(fā)生了誤動。

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套保護動作啟動斷路器三相失靈”至500kV B2Q2斷路器失靈保護裝置信號電纜負極接地，啟動B2Q2斷路器外部失靈保護，斷路器在合閘位置，滿足ALSTOM ?MiCOM P841斷路器失靈保護裝置外部失靈保護的動作條件，500kV B2Q2斷路器失靈保護一段動作，跳B2Q2斷路器，同時啟動發(fā)變組失靈，跳2號機組。

二、斷路器失靈保護動作分析及處理

1.ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護動作邏輯

外部失靈：

斷路器外部失靈保護開入接線如圖所示，

外部保護動作信號“II母線第I套保護動作”、“II母線第II套保護動作”、“發(fā)變組第I套保護動作”、“發(fā)變組第II套保護動作”、“B2Q3斷路器保護動作”、“短引線保護動作”的保護接點閉合啟動斷路器失靈保護繼電器50BF1，50BF1接點閉合啟動時間繼電器，失靈保護繼電器和時間繼電器共同啟動跳閘繼電器。時間繼電器可以整定動作時間，ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護裝置設(shè)置的時間t1時限：0.15s，動作于重跳本開關(guān)（發(fā)變組兩臺斷路器會同時啟動發(fā)變組失靈保護，無時限動作于機組全停）。設(shè)置發(fā)變組失靈保護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)電機仍然會向故障點提供短路電流，所以需要跳開發(fā)電機。t2時限：0.25s，動作于跳相鄰開關(guān)。

內(nèi)部失靈：

如果任一相已斷開，斷路器失靈保護的電流繼電器檢測到斷路器有電流，且電流大于整定值，時間繼電器開始計時，電流繼電器和時間繼電器都動作后，啟動跳閘繼電器，跳閘出口與外部失靈相同。如果在跳閘時限內(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作，失靈保護也不動作。

2.失靈保護邏輯存在的問題

根據(jù)《繼電保護裝和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285-2006）4.9.2.2條規(guī)定：發(fā)電機變壓器組或變壓器斷路器失靈保護的判別元件應(yīng)采用零序電流元件或負序電流元件。而從邏輯圖中可以看出，ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護裝置沒有零序電流或者負序電流的閉鎖，在二次回路故障時容易造成斷路器失靈保護誤動作。下圖為外部保護動作啟動斷路器失靈保護外部接點輸入示意圖，圖中TB19-TB42為“II母線第II套保護動作啟動斷路器三相失靈”至500kV B2Q2斷路器失靈保護裝置信號外部接點，R1、R2為直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的偏置電阻，C1，C2分別為直流正負極電源對地電容。電纜TB42至C4部分電纜絕緣在基建時受損，當電纜浸泡在水中時，電纜絕緣進一步下降，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)察裝置本身有一個接地點，當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大于接地及R1電阻，所以大部分電壓被光隔分壓，同時也有較長的直流電纜的電容效應(yīng)，引起光隔動作，啟動斷路器失靈保護，導(dǎo)致B2Q2斷路器和2號機組跳閘。

3 對失靈保護判據(jù)的修改

ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護的判據(jù)不完善，與《繼電保護裝和安全自動裝置技術(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斷路器失靈保護有自己的認識，認為造成誤動的可能性不大，所以對 ALSTOM MiCOM P841斷路器失靈保護的判據(jù)未做修改。本次事件表明零序電流、負序電流作為失靈保護的判別元件來閉鎖保護誤動是十分必要的，針對屬地電廠的實際，各方進行了溝通研究，拿出了方案使問題得以解決。

三、結(jié)束語

國外的保護設(shè)計理念與國內(nèi)存在著一些不同，國外保護裝置的設(shè)計有很多值得我們學(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候進行甄別和完善。

參考文獻：

[1]國網(wǎng)公司《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》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）