变电站继电保护及二次回路故障分析

变电站继电保护及二次回路故障分析2目录1课题来源-----------------------------------------------42研究内容-----------------------------------------------53研究背景-----------------------------------------------54项目研究-----------------------------------------------115研究结论-----------------------------------------------446成果应用-----------------------------------------------4631课题来源：近年来，随着电力系统的不断发展，湖北超高压公司所辖500KV变电站已由最初的两座增加到目前十九座，运行维护、日常检修、大型基建和技改项目也随之大幅增加，生产任务繁重，安全形势严峻，从而对继电保护专业人员的技术水平和管理水平提出了更高的要求。如何预防和控制继电保护装置及二次回路故障造成的保护误动及异常停运，提高保护装置投运率和正确动作率，确保电网的安全稳定运行，成为一项日益紧迫的研究课题。据统计，我公司2000至2009年来发生的保护装置误动多达31次，在系统事故总数中占相当的比例，严重影响了公司安全生产，对电网安全稳定运行构成威胁。为此，我们对2000年至2010年湖北超高压电网继电保护异常行为的所有原始数据进行分类统计，建立继电保护及二次回路故障分析体系，分析保护装置异常或不正确动作的原因，针对保护装置及二次回路发生的故障采取有效措施和手段来预防和控制。定期开展典型事故分析，吸取事故教训，加强人员培训，以增强专业人员处理类似故障的能力和速度。对于提升保护装置及二次回路健康水平，提高保护装置投运率和正确动作率，降低其异常停运的时间，更好的保障电网安全稳定运行，提升电网安全运行经济效益是十分必要和可行的。本课题主要研究500KV超高压变电站继电保护装置及二次回路4的异常对继电保护设备产生的影响并提出有较强针对性、可操作性的治理策略。通过收集整理历史事例资料，结合现场故障模拟实验，进行理论研究分析，提出解决方案，并通过继电保护安全治理检验研究成果。本项目的研究成果对变电站设计、施工、日常维护有很好的参考作用，并可纳入继电保护反措实施细则中。2研究内容：本课题针对2000年至2010年湖北超高压电网继电保护及二次回路异常行为的所有原始数据进行分类统计，建立继电保护及二次回路故障分析体系，分析保护装置异常或不正确动作的原因，针对保护装置及二次回路发生的故障采取有效措施和手段来预防和控制。研究一套适合我公司年检、技改、基建、反措等工作可行的继电保护二次回路。具体应用于湖北超高压公司目前所辖500KV十九座变电站的运行维护、日常检修、技术改造和大型基建，以及继电保护反措等工作。有效实施事故预防和确立逐项控制方案。3.1、课题研究背景3.1.1保护装置故障造成的误动随着继电保护及自动化技术的发展，保护装置在近10年内已经实现了微机化、智能化。由于目前微机保护装置的高度集成化，装置内部的可视性大大降低，装置内部出现故障或异常无法提前预知，因此造成的保护异常动作时有发生。52000年以来，由于保护装置自身缺陷，如硬件损坏、设计原理缺陷等造成的保护装置异常动作事故如下：1)2005年01月18日02点19分，兴隆变500kV#2主变WBZ—500H保护因保护装置硬件损坏（A/D插件损坏），导致主变差动保护误动作；2）2005年12月20日03点57分，孝感变500kV#1主变WBZ—500保护因装置硬件损坏（A/D插件损坏），导致主变差动保护误动作；3）2008年3月5日6时34分，恩施变#1主变第一、二套SGT756差动保护，因本身设计原理存在缺陷，未能躲过主变充电励磁涌流，在送电过程中误动作；4）2009年10月17日晚，十堰变#1主变第二套保护PST-1200在送电操作过程中,因本身设计原理存在缺陷，未能躲过主变充电励磁涌流而误动作。3.1.2二次回路故障造成的保护装置误动二次回路是对电网的运行进行监测、控制、调节、保护，并为运行检修人员提供运行工况和指导信号，通过对一次回路的监察、测量来反映一次设备的工作状态，并对一次系统进行控制。变电站二次回路的健康水平，对于继电保护的正确动作、电网的安全稳定运行都具有十分重要的意义。因二次回路故障造成的保护装置误动，在我公司2000年以来保护异常动作事故中占有很大的比例。3.1.2.1直流接地造成的保护误动500KV变电站内，直流系统接地现象时有发生，我公司直流接地6导致的保护误动有：1）2004年5月24日19时23分，因玉贤变电站#1主变B相油流指示器接点对地绝缘击穿，引起站内110V直流系统正极接地故障，造成220KV玉马线玉40开关A、B相和汉玉二回玉36开关B、C相无故障跳闸，未重合。2）2007年3月25日16时50分，500kV凤凰山变电站因110V#1直流系统瞬时接地干扰，造成220kV#4远切屏凤关二回发讯机（YTF-500型）误动作出口，220kV关山变远切收讯转切两条110kV线路负荷（约30MW）。3.1.2.2二次回路电磁干扰造成的保护误动500KV变电站内，电磁场干扰十分严重。2007年11月21日22时37分15秒，运行人员在拉开孝50312刀闸时，斗孝线第二套CSL101A、CSI125A保护动作，孝5032开关三相跳闸。事故原因是操作孝50311刀闸时产生的高频干扰影响到远方跳闸收信回路，斗孝二回线CSI-125A装置误收信，远方跳闸动作并跳开孝5032开关。这是一起典型的站内操作过程中电磁干扰引起的保护误动。3.1.2.3二次回路检修维护质量不过关造成的保护不正确动作由于我们日常检修维护工作不到位和不仔细，留下的二次回路隐患也会导致保护的不正确动作。1）2009年02月12日，220kV咸汪线发生A相永久性故障，保护A相瞬时动作，咸27开关A相单跳后，开关本体的三相不一致时间继电器损坏，其延时接点瞬时（29ms）误动作，未等重合闸动作，开关即7经三相不一致跳闸回路三相跳开。2）2000年5月24日至25日，武汉地区普降大暴雨，25日17时09分220KV凤塘一回凤42开关B相机构箱汇控柜内受潮，引起手跳出口7#端子与8#（QA+）端子短路，造成凤42开关三相跳闸。3）2001年1月13日08时56分，凤凰山变电站1#主变RADSE差动保护误动作，1#主变三侧开关跳闸。原因是凤236刀闸CT切换位置继电器辅助接点接触不良，中压侧电流被中间继电器自封，当负荷接近40万KW时，差流达到整定值，差动保护出口动作跳闸。3.1.3“三误”造成的保护误动继电保护及自动化装置是保障电力设备安全和防止电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。继电保护装置一旦不能正确动作，往往会扩大事故，酿成严重后果。在对继电保护装置进行日常维护、检修、技术改造中，由于继电保护工作人员操作流程不规范、危险点分析不全面、安全隔离措施不到位等，发生误整定、误碰、误接线的“三误”事故，引起继电保护装置不正确动作，直接影响到电力系统的供电可靠性。3.1.3.1误整定造成的保护误动继电保护的正确动作必须有两方面的保证：继电保护整定值计算准确及现场继电保护定值整定正确。由于种种主、客观的原因，使得保护整定定值与现场实际不符，因而导致电网中存在安全隐患，甚至引起保护不正确动作。近10年来我们在平时的继电保护定值整定、校核、运行中也发生了几起误整定事故：81）2006年4月21日19时，在220kV玉徐一回A相接地故障同时，凤凰山＃1主变第一套保护SGT756中压侧过流一段第一时限误动出口，跳开1＃主变220kV侧凤23开关。误动原因为SGT756中压侧过流一段定值整定错误，应为1.03A，实际为0.21A。2）2006年11月12日晚，在500kV斗孝二回线送电操作过程中，由于斗侧WDK-600型电抗器保护装置的内部整定值（出厂定值）整定错误，导致斗孝二回线斗侧电抗器后备保护的匝间保护误动作。3.1.3.2二次回路误碰导致保护装置误动继电保护人员在现场工作中因为危险点分析不全面，安全措施执行不到位，重点危险回路没有有效隔离，而误碰二次回路，导致保护装置误动：1）2006年5月13日13时22分14秒，500KV磁1#主变压器第一套差动保护（国电南自PST-1203型保护A柜）动作出口，跳开磁1#主变三侧磁5011开关、磁26开关和磁51开关。事故原因为保护人员误碰导致CT回路两点接地，在母差保护内产生差流。2）2006年07月2日12时，500kV咸宁变电站基建单位工作人员更换所用变压器仪表，引起110V直流接地，导致500KV1、2#母线保护失灵开入动作，500kV#1、#2母线保护WMZ-41B误动，咸5032、咸5033开关、＃1主变高压侧咸5021开关发生三相跳闸。3）2008年05月26日18时39分，湖北输变电工程公司人员在磁湖变电站三期扩建工程#2主变间隔施工中，由于磁5022开关接入#2母差保护的CT回路未拆除，当在#2主变保护屏进行新电缆对芯工9作时，将5022开关CT回路每相对地短接，造成母差保护CT回路产生差流，导致500kV磁#2母线两套母差保护误跳闸。3.1.3.3二次回路误接线导致保护装置异常动作继电保护人员在现场工作中因为没有及时发现图纸设计错误，或对二次回路的检查不到位，没有采取全面有效的检查手段，未能发现二次回路误接线，导致保护装置误动：1）2006年4月2日13时，在葛凤线发生A相瞬时接地故障的同时，500kV凤磁一回在线路无故障情况下，两侧CSL101C装置纵联零序保护误动出口。原因为凤磁一回（500kV凤凰山变电站侧）保护所接UN接触不良，引起保护感受电压的相位发生偏移误动。2）2006年07月09日16时38分，500kV凤磁一回线发生故障，由于凤500kV＃1主变保护公共绕组零序CT极性设计接反导致区外故障时#1主变两套保护误动。3)2008年08月14日11时49分，500kV凤磁二回线磁湖变电站侧A相遭雷击故障，凤侧保护单跳重合成功。磁侧5012、5013开关A相跳开180ms后磁5012、5013开关直接三跳，未重合。经检查发现凤磁二回CSL-101保护设计图中的“单跳启动重合闸”、“三跳启动重合闸”回路与保护实际接线不符，导致单相故障时，磁5012、5013开关保护误收保护“三跳启动重合闸”开入，两开关保护沟通三跳出口，未能重合。3.1.4高频通道故障导致保护装置异常动作或停运由于纵联保护在电网中可实现全线速动，因此它可以保证电力系10统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善与后备保护的配合性能。其中，高频闭锁式保护作为220kV线路的主保护，在全国范围内得到广泛的应用。从而对高频保护装置和高频通道的维护提出了更高的要求。2008年07月01日16时29分，樊城变220kV樊东二回线A相区外（220kV东米线故障）瞬时故障，樊东二回线第二套纵联保护WXH-802误动，分析其误动原因为区外故障时，对侧的闭锁信号发生间断，WXH-802纵联保护收不到对侧的闭锁信号而误动作跳闸。如何有效预防和控制高频装置故障或高频通道问题引起的保护异常动作或停运，提高高频保护正确动作率和投运率是需要我们认真研究的课题。3.2总体方案3.2.1收集我公司历年来因继电保护及二次回路故障引起保护误动作原始资料，组织专业技术人员进行理论分析，在现场和实验室模拟故障情况，验证误动的原因。3.2.2从理论上对继电保护及二次回路故障引起保护误动的原因进行全面分析，结合实验数据得出各种经验曲线。3.2.3根据理论研究结果，结合现场实际情况，提出解决方案和实施措施。3.2.4结合生产实际推广、验证研究成果。4.项目研究本项目根据其特点又大致分为三部分：即继电保护装置