继电保护事故案例动作分析研究

继电保护事故案例动作分析研究

(1国网银川供电公司宁夏银川750011;2北京交通大学电气工程学院北京市100081)

摘要:继电保护在保障电力系统可靠运行发挥着及其重要的作用,事故的准确快速的切除,有效保证了电力系统大安全稳定,误动和拒动都将导致事故扩大,造成严重后果。本文列举几个范例,对范例进行分析研究,提出可靠解决方案。

关键字:继电保护;电力系统;事故;分析;研究

一、事件简述

2010年7月27日20点24分,35kVA变电站10kV出线#613发生相间短路故障,#613过流保护启动,计时达0.6s后正确动作跳闸,随后#1主变差动保护动作(动作相B相,差动电流3.19A,其余两相出现较大差流,A相约3A,C相约1.5A),跳开#301和#601开关。故障前#1主变带#613、#614两条出线运行。

该站35kV#1主变配备深圳南瑞ISA387差动保护,动作值设定为启动电流1.7A,比率系数0.3。

二、差动保护动作原因分析

#1主变差动保护动作后工作人员到现场对一次设备、保护装置和二次回路进行了详细的检查,未见异常。测试高低压侧二次电流回路绝缘均合格(>10M),没有多点接地现象;根据装置的事件记录可判断电流回路未发生断线(保护动作时高低压侧电流采样正常);保护新投时带负荷试验正确,且区外故障未切除时差动保护未误动,说明电流回路的变比和极性正确;保护装置采样正确,差流计算正确,动作逻辑正确;装置的定值与定值通知单一致。因此可排除二次误接线、绝缘降低、反措不完善、装置故障等因素引起差动动作。

根据#613保护动作过程以及#613保护与差动保护动作时间可以判定,差动保护不是在区外故障时动作,而是在区外故障切除后动作。

区外故障切除时,流过#1主变的电流突然减小到额定负荷电流以下,负荷电流只剩下#614电流。此暂态过程将产生大量的谐波分量和直流分量,这些谐波分量和直流分量的存在,在两侧电流互感器(TA)暂态特性有差异时两侧TA二次电流之间的幅值和相位差会发生变化,从而在差动元件中产生差流;两侧TA二次回路时间常数不同,会使一次电流变化及断流时,二次回路中电流变化速度和持续时间不同,令差动元件产生差流。两侧TA暂态特性及二次回路差异越大,差流值就越大,且持续时间越长。同时,流过变压器的电流较小,主要是#614的负荷电流,差动元件的制动电流较小。此外,为了防止轻微故障时保护拒动,差动元件的启动电流(1.7A)和比率系数(0.3)整定值较低,拐点电流(5.67A)较大,差电流为3.19A时,需制动电流大于10.63A才能保证差动元件不动作,如下图所示。在这些因素的共同作用下,差动元件达到了动作条件,出口跳闸。

三、整改措施及建议

为了躲过区外故障切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响,各保护厂家提出了不同的解决方案,但主要都是通过改善制动曲线来提高可靠性,没有可靠识别区外故障切除后的暂态过程特征量的方案。因此,完全依靠保护装置尚不能可靠防止此类事件的发生。

考虑到区外故障切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响方式,结合鹿角变电站的实际情况,为了提高差动保护的可靠性,可以从以下方面着手。

1、更换#1主变高低压两侧TA,使其满足如下条件,以减小区外故障切除后差动元件中的差电流:

(1)差动保护两侧TA同型,短路电流倍数相近

(2)两侧TA的二次负荷与相应侧TA的容量成比例(大容量接大的二次负荷)

(3)在短路电流倍数、TA容量、二次负荷的设计选型上留有足够余量

(4)两侧TA伏安特性曲线相近

(5)使用制造质量优良,性能稳定的TA

2、适当提高差动保护的启动电流和比率系数,改善制动曲线,改变动作区的范围。根据ISA387保护的差动元件动作特性,提高比率系数后拐点电流也随之降低。如下图所示,阴影区域由动作区变成了制动区。

四、案例二事故分析

2007年8月5日某220kV变电站10kV新生4号线光纤分相电流差动保护动作,开关跳闸,重合失败,经巡线人员检查,故障点不在本线路内,保护人员检查两侧保护装置、模拟区内外故障保护均反应正确。

要点分析:在CT回路验收试验中,一定要核对好所使用绕组的准确级,否则对于距离、过流等保护将拒动,对于线路纵差、主变差动等电流差动保护将误动作。

原因:1、电厂侧保护人员错误将计量CT绕组接入保护回路,故障时两侧电流不一致产生差流,是新生4号线纵差保护动作的主要原因。2、电厂侧新联线保护使用电磁型保护,动作速度相对微机保护慢,不能及时切除故障,是新生4号线纵差保护动作的主要原因。

解决方案:对电流互感器的绕组准确级要做好确认,保证绕组的准确级与用途一致,防止此类事故发生。

五、案例三事故分析

2011年5月2日,雷雨天气(系统容易发生单线接地),某66kV变电站1号主变差动保护动作,主一、二次开关跳闸。保护人员到达现场后调取差动保护信息,并检查CT回路接线及绕组使用均正确,同时发现10kV嘎岔线在同一时刻有保护动作信息,但未跳闸,检查保护及CT回路、开关机构均正常。

原因:由于高压电缆头制作不好,在系统单相接地时,非故障相电压升高容易造成电缆绝缘击穿,从而导致开关拒动。

解决方案:对电缆工艺做好确认,保证电缆头的制作符合规范要求,防止此类事故发生。

参考文献

[1]、王晓蕾耿锋涛;浅析现阶段电力继电保护及故障诊断的一般技术[J]科技创新导报;2012(21)

[2]、廖晓初;电力自动化继电保护安全管理通讯世界[J];2014(20)

[3]、马志鑫;电力自动化继电保护的安全管理措施分析信息系统工程[J];2015(6)

[4]、何明建;电力自动化继电保护安全管理策略解析通讯世界[J];2014(15)

作者信息:

张作宇,男(1983-),男,工程师,国网银川供电公司;李真娣(1989-),女,北京交通大学电气工程学院硕士研究生,主要研究方向输电设备状态监测与故障诊断。

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