一起断路器失灵保护误动作的分析

刘玉柱 陈继

【摘  要】随着中国改革开放和经济全球化的进一步发展，带动了发展中国家的电力行业发展壮大，大型火电机组陆续投产，虽然火电厂在设计制造、运行维护等方面积累了成熟的经验，但仍存在因中外继电保护装置设计理念不同，继电保护装置判据不足，造成保护误动作。本文以某发展中国家燃煤电站500kV升压站ALSTOM MiCOM P841断路器失灵误动作案例为依据，从断路器失灵保护的工作原理、判据、定值整定、动作出口等方面对断路器失灵保护进行探讨和分析。

【关键词】继电保护;断路器失灵保护;设计理念;误动作

一、事故案例介绍

某国一燃煤电站，建有2台660MW燃煤机组。500kV系统共有两条出线，共10回断路器间隔，GIS采用3/2接线方式，每条出线通过一台断路器并联一台电抗器运行。启备变通过两台断路器与I母、II母连接。下图为500kV电气主接线图

500kV线路保护采用双重化配置，每条线路各配置一套ALSTOM公司生产的P466线路保护装置和SIEMENS公司生产的7SA522线路保护装置。断路器失灵保护装置采用ALSTOM公司生产的MiCOM P841断路器失灵保护装置。由于ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护装置失灵保护逻辑判别原件缺少零序电流、负序电流或电流突变量闭锁判据，使断路器失灵保护发生了误动。

2019年8月19日，连续多日暴雨，某燃煤电站内电缆沟被水淹没，500kV升压站继电器室“II母线第II套保护动作启动断路器三相失灵”至500kV B2Q2断路器失灵保护装置信号电缆负极接地，启动B2Q2断路器外部失灵保护，断路器在合闸位置，满足ALSTOM  MiCOM P841断路器失灵保护装置外部失灵保护的动作条件，500kV B2Q2断路器失灵保护一段动作，跳B2Q2断路器，同时启动发变组失灵，跳2号机組。

二、断路器失灵保护动作分析及处理

1.ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护动作逻辑

外部失灵：

断路器外部失灵保护开入接线如图所示，

外部保护动作信号“II母线第I套保护动作”、“II母线第II套保护动作”、“发变组第I套保护动作”、“发变组第II套保护动作”、“B2Q3断路器保护动作”、“短引线保护动作”的保护接点闭合启动断路器失灵保护继电器50BF1，50BF1接点闭合启动时间继电器，失灵保护继电器和时间继电器共同启动跳闸继电器。时间继电器可以整定动作时间，ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护装置设置的时间t1时限：0.15s，动作于重跳本开关（发变组两台断路器会同时启动发变组失灵保护，无时限动作于机组全停）。设置发变组失灵保护的目的是考虑到故障发生在发变组出口开关之间，出口开关跳开后，发电机仍然会向故障点提供短路电流，所以需要跳开发电机。t2时限：0.25s，动作于跳相邻开关。

内部失灵：

如果任一相已断开，断路器失灵保护的电流继电器检测到断路器有电流，且电流大于整定值，时间继电器开始计时，电流继电器和时间继电器都动作后，启动跳闸继电器，跳闸出口与外部失灵相同。如果在跳闸时限内，电流继电器检测到电流小于整定值，则电流继电器返回不动作，失灵保护也不动作。

2.失灵保护逻辑存在的问题

根据《继电保护装和安全自动装置技术规程》（GB14285-2006）4.9.2.2条规定：发电机变压器组或变压器断路器失灵保护的判别元件应采用零序电流元件或负序电流元件。而从逻辑图中可以看出，ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护装置没有零序电流或者负序电流的闭锁，在二次回路故障时容易造成断路器失灵保护误动作。下图为外部保护动作启动断路器失灵保护外部接点输入示意图，图中TB19-TB42为“II母线第II套保护动作启动断路器三相失灵”至500kV B2Q2断路器失灵保护装置信号外部接点，R1、R2为直流系统绝缘监测装置的偏置电阻，C1，C2分别为直流正负极电源对地电容。电缆TB42至C4部分电缆绝缘在基建时受损，当电缆浸泡在水中时，电缆绝缘进一步下降，用万用表测得的电缆对地绝缘电阻为1000Ω左右。由于升压站直流系统的绝缘监察装置本身有一个接地点，当TB42至C4部分电缆接地绝缘降低后，R1电阻、接地电阻和光隔构成的串联回路两端有约220V电压，由于光隔的输入阻抗远大于接地及R1电阻，所以大部分电压被光隔分压，同时也有较长的直流电缆的电容效应，引起光隔动作，启动断路器失灵保护，导致B2Q2断路器和2号机组跳闸。

3 对失灵保护判据的修改

ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护的判据不完善，与《继电保护装和安全自动装置技术规程》（GB14285-2006）4.9.2.2条规定不符，该问题在电站基建的时候已经提出，但是该国NTDC（国家输配电公司）对于ALSTOM  MiCOM P841断路器失灵保护有自己的认识，认为造成误动的可能性不大，所以对 ALSTOM MiCOM P841断路器失灵保护的判据未做修改。本次事件表明零序电流、负序电流作为失灵保护的判别元件来闭锁保护误动是十分必要的，针对属地电厂的实际，各方进行了沟通研究，拿出了方案使问题得以解决。

三、结束语

国外的保护设计理念与国内存在着一些不同，国外保护装置的设计有很多值得我们学习借鉴的地方，但是其中也有一些缺陷，需要我们在使用的时候进行甄别和完善。

参考文献：

[1]国网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》国能安全〖2014〗161号;

[2]ALSTOM MiCOM P841技术说明书，版本：M 71&61。

（作者单位：中国电建甘肃能源投资有限公司）