一起负序反时限过流保护动作分析

一起负序反时限过流保护动作分析

彭昌清

（国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂湖北省十堰市442000)

摘要：通过对一起因110kV系统运行方式的临时改变，引起并网的水电厂发变组负序反时限过流保护动作分析，仔细查找原因，正确评价发变组保护装置动作行为。

关键词：发变组负序过流保护原因查找；动作分析；正确评价

引言

国网湖北省电力公司黄龙滩水力发电厂在湖北电网中主要承担调峰、调频和事故备用任务。该电站有两个厂房，相距600米，1号厂房1974年7月投入运行，容量2*85MW，采用发变组单元接线，110kV电气主接线采用单母线分段接线，6回110kV出线；1号发电机生产厂家为哈尔滨电机厂，型号为TS854/156-40，1971年生产，1974年7月投入运行，1993年经过一次增容改造，运行时间超过40年，最近一次试验检修时间为2016年11月，同时对1号发变组保护进行改造。2号厂房2005年6月投入运行，容量2*170MW，采用发变组单元接线，220kV电气主接线采用单母线接线，仅1回220kV出线。

1故障现象

2017年2月20日15时08分04秒227毫秒，该厂1号发变组保护装置负序过流保护动作，1号发变组高压测出口断路器黄21开关分闸、1号机组灭磁开关FMK分闸。

1.1跳闸前该厂设备运行情况

故障前，该厂仅1号发电机组并网发电，向110kV系统提供有功负荷77MW、无功负荷30MVar，其中由黄将线（小铁II回线）供小铁站（牵引站）有功负荷22MW，其余有功分别由柏黄I、II、III回线送220kV柏林站。此外，黄竹线、黄铁线（小铁I回线）没有功率送出。2号机组处于冷备用，3、4号机组均处于热备用状态。事件发生时，该厂无任何操作及其它相关检修工作。

1.2跳闸后运行状态

故障后，黄龙滩1、2号机组均停运。黄将线供小铁站（牵引站）有功负荷22MW，均由220kV柏林站通过柏黄I、II、III回线提供。此外，此外，黄竹线、黄铁线（小铁I回线）没有功率送出。

2现场检查

跳闸事件发生后，黄龙滩水电厂立即组织相关人员对现场设备及系统进行了详细检查，基本情况如下。

2.1机组本体检查情况

跳闸事件发生后，将1号机组由空转态转停机态，测量1号发变组绝缘吸收比为:R60/R15=700/337，1号机组转子对地绝缘为120兆欧，各项试验数据正常，临时检修未见异常。由监控系统执行1号机组由停机态转空转态后再次检查，现场无异常。同时，现场针对并网断路器黄21开关及其连接部分进行三相排查，也未发现异常。

2.2二次系统检查

现场主要针对监控系统、继电保护系统及励磁系统进行了基本检查与动作信息，结果表明，三大系统均运行正常。监控系统事件顺序记录完整，保护装置动作信息完整，故障录波装置正确采集事件发生时刻相关信息。机组保护装置最近一次试验检修时间为2016年11月，校验结果表明1号机组保护装置合格，满足运行要求。本次事件发生后，电厂组织相关人员机组保护装置的发电机负序过负荷保护均进行了补充检验，校验结果符合相关技术要求，该保护功能运行正常。

2.3110kV系统运行方式存在临时改变

故障发生后，通过询问省调、地调得知，为保障春运期间铁路供电的连续可靠性，当地供电部门在2017年1月23日对该厂接入110kV系统的出线---110kV黄将线的运行方式及负荷进行了临时改变和重新分配。

3事件分析

跳闸事件发生后，省电科院组织相关技术人员赶赴现场，针对事件发展时序、保护动作行为及主要跳闸原因进行了深入分析，并得出了相应结论及工作建议。

3.1跳闸事件时序分析

根据本次跳闸事故现场收集信息，逐条进行分析，得出本次跳闸事件的动作时序如下：

2017年2月20日15时08分04秒227毫秒，黄龙滩水电厂1号机组保护装置负序过流保护动作，跳黄21开关、灭磁开关FMK。11ms后，FMK开关分闸动作。32ms后，1号机组出口断路器黄21开关分闸。

15时08分04秒315毫秒，励磁系统因灭磁过程出现过压保护动作信号，15时08分04秒422毫秒，该信号复归。

15时08分04秒324毫秒~15时08分04秒329毫秒，黄柏Ⅰ、II、III回线因三相电流不平衡且功率出现倒向，其中黄柏I线零序保护、距离保护和差动保护启动；黄柏II线零序保护、距离保护启动；黄柏III线零序保护、距离保护启动。15时08分10秒473毫秒~15时08分10秒478毫秒，各线路零序保护、距离保护和差动保护整组复归，全过程各保护功能均未动作。

15时08分05秒665毫秒，因机组解列甩负荷，转速大于115%Ne，发信，15时08分08秒472毫秒，经过正常解列工序，该信号复归。

根据本次跳闸事件的动作时序，本报告重点针对保护动作行为与跳闸主要原因进行分析。

3.2保护动作行为分析

由于黄龙滩水电厂机组负序过流保护动作，黄柏线I、II、III回线路的差动保护、距离保护以及零序保护启动，因此重点对此进行分析。

机组负序过流保护动作分析

根据“2.20”黄龙滩水电厂1号机组跳闸时刻附近的故障录波信息分析，15时08分04秒之前一段时间内（至少4秒），发电机定子电流（中性点电流）的负序分量一直保持大于0.49A，以保护装置动作报告记录的动作值0.4921A来计算的话，反时限动作时间约为4.53s，与发电机定子电流（中性点电流）的负序分量越限启动至动作持续时间与反时限负序过流保护动作曲线吻合。机组保护动作后，灭磁开关FMK和出口断路器黄21先后跳闸成功，110kV升压站无保护动作和断路器跳闸，基本可以确定本次跳闸事件中机组保护动作正确。同时，结合现场一、二次设备及系统检查情况基本可以确定造成保护动作的主要原因为机组出口包含较大的负序电流分量。

3.3线路保护启动分析

黄柏I、II、III回线线路保护均为同一厂家同型号产品，在本次跳闸后出现差动保护、距离保护和零序保护启动状态。通过分析线路故障录波图可以发现，跳闸后，由于1号机组无法提供110kV黄将线所需负荷，220kV柏林站成为上级变电站和新的电源点，利用黄柏I、II、III回线通过黄110kV母线和黄将线继续向小铁站提供负荷。由于黄将线在机组跳闸前后一直存在三相负荷不平衡，即仅有A、C两相负荷，导致黄柏I、II、III回线在转供负荷的同时伴随一定的三相电流（尤其是B相）和零序电流突变，满足相应线路差动保护、距离保护和零序保护启动状态，使得相关保护功能启动，但此变化主要为负荷特性变化造成，并未对系统供电电压造成明显影响，所以三条线路的保护功能启动后并不会同时满足其它动作逻辑，线路保护并未动作。110kV黄柏I、II、III回线及黄将线保护动作行为正确。

3.4负序电流产生原因分析

在故障发生前，1号机组发出有功77MW，其中22MW功率由黄将线送往小铁站，其余有功分别通过柏黄I、II、III回线送220kV柏林站。通过调阅机组当天12时14分36秒的录波信息发现此时机端三相电压和三相电流并无异常，负序电流分量仅0.08A，110kV黄将及黄柏三回线路三相电流基本平衡。在故障前后，主要负责提供小铁站负荷的黄将线A相和C相提供了全部功率，B相电流很小，基本没有功率流动。黄柏三回线路故障前三相电流基本平衡，而故障后电流情况突变，B相电流突然大幅度减小，三条线路均呈现三相不平衡现象。因此，导致发电机定子电流中存在负序电流分量过大的主要原因是由于黄将线上的不平衡负荷产生的，此负荷主要来自110kV小铁站主要作为牵引站向电气化铁路（电铁）。

4结束语

通过对“2.20”黄龙滩水电厂1号机组跳闸事件的综合分析，找出因110kV黄将线的运行方式临时发生改变、负荷进行了重新分配，导致1号发变组反时限负序过流保护动作，得出本次事件中1号发变组及其110kV升压站相关保护系统和励磁系统动作的正确性结论。

参考文献：

[1]崔家佩，孟庆炎，陈永芳，熊炳耀。电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M]．中国电力出版社．1993．

[2]贺家李，李永丽，董新洲．电力系统继电保护原理[M]．中国电力出版社．2010．

[3]韩祯祥．电力系统分析[M]．浙江大学出版社，2011．

作者简介：彭昌清（1973—）,男，大学本科学历，高级工程师，高级技师，湖北省十堰市,国网湖北省黄龙滩水力发电厂,研究方向:电力系统自动化。