一起保护误动引起500kV开关跳闸的分析

何 秋，杨建渺，王 斌，陈 勤

(华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 台州 317200)

0 引言

抽水蓄能电站机组具有发电及抽水2 种工况，相应的继电保护装置均按照这2 种工况单独配置，保护则按照对应的闭锁条件决定是投入还是退出。实际运行中，由于未成功闭锁相关保护造成保护误动的几率较大。

某蓄能电站机组分别设置了发电机工况和水泵工况负序过流保护。此保护不仅作为发电机因外部故障或不平衡负荷引起的负序电流所产生过热现象的保护，还作为发电机及相邻设备不对称短路的后备保护。其中，发电工况保护在电动工况时应该闭锁，电动工况保护在发电工况时也应当闭锁。保护动作后果为跳500 kV 母线及线路开关。

在一次正常发电停机中，当机组电气制动投入时，机组电动工况负序过流保护动作，导致500 kV线路开关及桥开关跳闸，本机及相邻机组跳机，厂用电备自投装置(BZT)动作自动倒换。

1 事故经过

2011-10-10 T11:06:11，3 号机按计划发电停机。

11:06:39，机组开关分闸。

11:08:09，转速<50 %，电气制动投入，励磁投入。

11:08:13，上位机发“3 号机B 组电动工况负序过流保护启动”信号，依次为“3 号机B 组电动工况负序过流保护Ⅰ段启动”，“3 号机B 组电动工况负序过流保护Ⅱ段启动”，“3 号机B 组电动工况负序过流保护Ⅰ段跳闸”，“3 号机B 组电动工况负序过流保护Ⅱ段跳闸”。

随后，500 kV 分段5012 开关三相跳闸，桐岩5420 线5054 开关跳闸，3 号机事故停机，4 号机事故停机，厂用电倒换。

2 事故原因分析

现场检查，3 号机B 组保护盘柜=03U+JA02上有“46.11 启动、46.12 动作、46.13 动作”记录。保护人员查看故障录波，发现事故时机组负序电流达到启动值，保护正常动作。

正常情况下，机组处于发电停机状态时，发电工况负序过流保护投入运行、电动工况负序过流保护闭锁，但实际上事故机组电动工况负序过流保护未成功闭锁。此时恰好机组电气制动投入，在机组定子回路中产生正序制动电流，由于发电工况下的正序电流也就是对应的电动工况下的负序电流，从而触发电动工况负序过流保护动作跳开500 kV 开关及机组。

机组负序过流保护闭锁逻辑条件如图1 所示。

图1 负序过流保护闭锁逻辑

从图1 中可以看出，机组发电运行时会闭锁电动工况负序过流保护。事故发生时，电气制动刀合上，换向刀已经分开，转速为50 %左右，此时只有电气制动刀合上一个条件去闭锁电动工况负序过流保护。电气制动刀合上信号由电气制动刀位置辅助接点经过中间继电器送至闭锁逻辑，如果电气制动辅助接点损坏或者中间继电器接点粘连，均会造成闭锁信号无法成功送至闭锁逻辑，从而导致电动工况负序过流保护失去闭锁，在事故发生时误动。

现场维护人员检查发现，电气制动刀辅助接点经过的中间继电器接点接触电阻过大，使电气制动刀合上这个闭锁信号未成功送至闭锁逻辑。这是此次事故发生的根本原因。

3 暴露的问题

负序过流保护闭锁逻辑可靠性不高，在很多种情况下只存在一个条件对其进行闭锁，一旦辅助接点或中间继电器出现问题，必将导致闭锁失败。同时，闭锁逻辑设置也不合理，在机组出口开关已经分开的情况下，机组负序过流保护已经失去对相邻设备短路的后备保护功能，而此时保护的动作仍会跳500 kV 开关，因此一旦保护误动，会造成严重的后果。

4 改进措施

加强对相关保护闭锁回路中间继电器的检查和校验，中间继电器每年检验1 次，每3年进行全部更换。

增加冗余闭锁回路，提高闭锁回路的可靠性。采用单独电源、闸刀辅助接点并联、增加中间继电器、中间继电器输出接点并联的方式来实现闭锁。改进原电气制动刀闭锁回路(见图2)：新增一路直流电源，将原闭锁回路中A、B、C 三相辅助接点由串联改为A、B 串联用于原闭锁回路，C 用于新增闭锁回路，然后串联一个新增的中间继电器，中间继电器输出接点和原闭锁回路中间继电器输出接点并联后至保护装置闭锁输入(见图3)。

图2 原闭锁回路示意

保护装置防止误动和拒动的能力是相对的，在增加了闭锁可靠性、降低误动几率的同时也提高了误闭锁保护拒动的几率。为防止保护异常闭锁及2路闭锁回路不一致，2 个闭锁继电器各输出一副接点至监控系统，在监控系统中增加误闭锁和闭锁回路不一致的报警逻辑。当2 路闭锁回路信号不一致时，上位机发保护闭锁不一致信号，提醒运行维护人员到现场检查保护异常情况。当出现误闭锁时，上位机发保护误闭锁的报警信号，同时为了保护机组，机组自动转停机。

图3 改进后的闭锁回路示意

5 结束语

由于目前电网结构中火电比重很大，峰谷差逐渐扩大，抽水蓄能电站作为最佳的调峰调谷电源日益得到电网的重视。提高抽水蓄能机组运行的稳定可靠性对电网的安全运行具有很大作用，因而对抽水蓄能机组继电保护装置动作的正确性、可靠性要求很高。在目前的形势下，减少保护误动几率，提高保护的可靠性，采用增加监控报警配合，对保护误闭锁进行限制，是确保继电保护装置正确可靠动作的最好办法。

1 陆佑楣，潘家峥．抽水蓄能电站[M]．北京：水利电力出版社，1994．

2 张春生，姜忠见．天荒坪抽水蓄能电站技术总结[M]．北京：中国电力出版社，2007．

3 贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．第3 版．北京：中国电力出版社，2000．

4 梅祖彦．抽水蓄能发电技术[M]．第1 版．北京：机械工业出版社，2005.