一起保护越级动作事故分析

摘 要 文章分析了发生在国内某电厂的一起由于机组非同期并网而引起的零序保护越级动作事故，通过分析指出，由于断路器本身存在重大缺陷，分断能力不足，再加上预防性试验工作不到位，是引起保护越级的重要原因。

关键词 零序保护；保护越级；断路器分断能力；预防性试验

中图分类号TM56 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0110-02

0 引言

电力系统发生故障后，保护装置的准确、快速动作是保证电力系统安全的至关重要的措施。但一旦发生保护越级动作，势必引起停电范围扩大，造成更大的损失。下面就一起发生在国内某电厂的因机组非同期并网而引起的零序保护越级动作事故进行论述分析。

1 故障概述

2013年某日，国内某电厂2#机组在并网时，因同期装置电压回路接线错误，造成2#机非同期并网，主变差动保护动作跳机组出口1102开关，主变高压侧零序过流保护动作跳母联1100开关，110kVⅡ回线路零序保护动作跳1125开关。故障前系统运行简图如图1所示，110kV系统采用双母线合环运行方式，2#机组、Ⅱ回线路均挂在Ⅱ母上。

图1 故障前系统运行简图

2 保护动作情况分析

机组在非同期并网时会产生很大的短路电流，所以主变差动保护动作跳机组出口1102开关属于保护正常动作，这里不再讨论。

2.1 主变高侧零序过流保护动作情况分析

高侧零序过流保护在差动保护动作后4秒动作，跳开母联开关。高侧零序过流保护作为变压器或其相邻元件接地故障的后备保护，在机组差动保护动作跳出口开关后，故障点已被切除，理论上高侧零序过流保护不应再动作。而高侧零序过流保护依然动作说明以下两种情况有可能已发生：

1）机组非同期并网时产生的巨大的冲击电流已将机组至出口断路器1102线路上的某个电气设备烧毁，形成单相或两相接地，导致零序过流保护动作。

2）或是1102开关并未完全跳开或电弧粘死，故障点并未完全切除，且又形成新的故障点，导致零序过流保护动作。

2.2 110kVⅡ回线路零序保护动作情况分析

110kVⅡ回线路零序保护动作时的情况：零序Ⅳ段出口永跳（电流=1.332A），故障类型和测距（C相接地，测距81.42km ）。

110kVⅡ回线路零序保护共有四段保护，其中零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ保护带方向，零序Ⅳ段保护不带方向。零序Ⅳ段保护动作而零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ保护均未动作，说明故障点在1125开关前端的线路上。而测距值达81.42km，远远超出实际线路长度，说明在测距线路上带有大容量设备，即变压器，更进一步说明机组出口1102断路器C相触头并未完全跳开，或粘死或烧毁，引起接地故障。

通过以上分析，可以基本确定：引起机组零序过流保护动作及110kVⅡ回线路零序保护越级动作，最可能的原因是：1102开关已粘死或烧毁。

3 故障点确认

1102开关是否粘死可以通过以下两种方式确定：

1）如图1所示，110kVⅡ母与电网完全隔离，以确保其无压，11022刀闸在合，1102开关在分，2#及零起升压，若能从110kVⅡ母上检测到电压，则可以判定1102开关已粘死；

2）如图1所示，拉开2B中性点地刀01127，合上11027地刀，确保11021刀闸、11022刀闸及110227地刀在分，1102开关在分，在110227刀闸上侧测量三相对地电阻，若某相对地导通，则说明此相触头已粘死或烧毁。

在零起升压的过程中发现110kVⅡ母C相有电压，在测量对地电阻的时候发现C相对地导通，均可以判定1102开关C相触头已粘死或烧毁。事后，在打开1102开关后发现，1102开关C相触头已经烧毁。至此，故障原因已经确定：在机组非同期并网时产生很大的短路电流，开关在极短的时间内经历合、分的过程，C相触头实际分断能力不足以经受这样的冲击，电弧粘死，进而烧毁。

4 断路器烧毁原因分析及应对措施

4.1 原因分析

发变组保护动作时记录的主变高侧C相电流为11.07A，变比1600/5，则C相短路电流为3542A，远低于其额定分断电流31.5kA，由此可以判定，C相触头实际分断能力不足，可能存在重大缺陷，导致1102断路器未能完全分断，是保护越级动作的一个重要原因。

在调取相关设备台账时发现，1102断路器自2005年投运以后就没有做过预防性试验，也就是说断路器是否存在潜伏性故障不得而知。这一线索足以引起高度重视，有可能1102断路器在烧毁前已存在较严重的缺陷，由于长时间未预试，潜伏的缺陷不断发展，最终导致事故情况下断路器不能可靠分断。从现场解体的情况来看，C相触头已完全烧毁，气室内有明显的电弧燃烧痕迹，可以肯定，1102断路器之前就存在比较严重的缺陷，否则以其额定分断能力，如果性能良好的话，是完全可以分断的。

综上分析，由于1102断路器C相触头本身存在某种重大缺陷，再加上定期试验维护不到位，致使断路器带缺陷长期运行，最终在机组非同期并网产生短路电流的诱因烧毁，导致保护越级。

4.2 应对措施

加大技术监督力度，做好定期维护及试验工作，是避免此类事故再次发生的重要措施。必要时，可适当缩短试验周期，确保设备运行状态可控在控。本案例，如果按规定做预防性试验，应能提前发现断路器存在的缺陷，从而避免事故的发生。同时，与1102断路器同型号的断路器，应做一次系统全面的检查与试验，主要包括绝缘电阻及交流耐压试验、断口之间交流耐压试验、SF6微水测试、断路器机械特性试验等，发现数值超标及时处理，防止同类型的断路器再次发生故障。

5 结论

继电保护装置能否准确、快速切断故障点，不仅取决于保护装置本身的可靠性，也与其传动的开关设备的性能密切相关，做好定期维护与电气预试工作，是保障继电保护装置快速可靠动作的重要措施。文章在分析这起保护越级动作的原因时，避免了复杂的数据计算及分析，整个过程简单实用，希望对此后遇到此类问题的同行有所帮助。