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對一起母線保護動作造成的發電機停機事故的分析

文檔作者：孫建鵬，韓文花，張永健，胥杰文檔來源：上海電力學院		點擊數：	更新時間： 2021年12月11日
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第39卷第2期
2011年1月16日
電力系統保護與控制
Power System Protection and Control
VO1．39 NO．2
Jan．16。201 1
對一起母線保護動作造成的發電機停機事故的分析
孫建鵬，韓文花，張永健，胥杰
(上海電力學院，上海200090)
摘要：記述了某電廠一臺300 Mw發電機組運行中母線保護動作造成的發電機停機事故。分析了事故起因，確定是誤操作和
誤整定兩個因素共同作用導致 進一步闡明了事故中繼電保護的動作情況及原理，并對發變紐保護功能是否受到影響，為什
么母線保護先于發變組保護動作以及廠用電切換方式三個問題進行了說明。提出了糾正繼電保護定值設置的具體方案，明確
了制定針對運行中更換發電機出口PT一次保險的安全、技術措施的必要性，以避免類似事故的發生。
關鍵詞：母線保護；發變組保護；跳閘；誤操作；誤整定
Analysis of an accident of generator tripping caused by bus protection action
SUN Jian-peng，HAN Wen·hua，ZHANG Yong~ian，XU Jie
(Shanghai University ofElectric Power，Shanghai 200090，China)
Abstract：The paper describes all accident ofbus protection acting which made a running 300 M W generator shut down．It an alyzes
the accident and points out it iS the coacting of incorrect manipulation and incorrect setting that causes the accident．Furthermore，it
clarifies the mechanism of related relay action and explains the following three issues，including whether the function of
generator-／ransform er unit protection iS influenced，why does the bus protection act be fore the generator．transformer unit protection．
an d auxiliary power switching mode．At last,a solution to reset the seting value is proposed and the necessity of replacing the
primary fuse of generator outlet side PT is emphasized to avoid similar accident．
Key words：bus protection；generator·tran sform er unit protection；trip：incorrect manipulation；incorect seting
中圖分類號： TM77 文獻標識碼：B 文章編號： 1674-3415(2011)o2-0145—04
0 引言
在電力系統中，母線保護至關重要【l J，由母線
保護動作引起的停電范圍一般較大，造成的影響也
較大【2J。引起母線保護動作的原因有母線或其所連
接設備故障【3]，也有母線保護誤動作【4-5】等。本文記
述了一次由于誤操作和誤整定引起的母線保護動作
造成的停機事故，分析了事故原因，提出了處理方
法。
1 該電廠情況介紹及事故經過
1．1廠情介紹及事故簡要說明
某電廠l、2號發電機(2~300 MW)~J發電機一變
壓器組單元接線， 主變壓器出線各自通過一臺斷
路器接,N．220 kV升壓站，220 kV升壓站為雙母線接
基金項目：上海市教育委員會重點學科建設項目(J51 301)：
上海市科委重點定向項目(08240512000)；上海市教委科研
創新一般項目(09YZ340)
線方式，設一臺母聯斷路器。主接線見圖1。
發電機一變壓器組保護采用RCS一985A型發變組
成套保護裝置與RCS．974AG~電量及輔助保護裝
置配套，共同構成發變組的所有保護。220 kV母線
保護由BP一2B 微機母線保護裝置和RCS．9 l 5AB型
微機母線保護裝置配合構成。2009年6月8日，在
該廠于1號發電機運行中更換發電機出口電壓互感
圖1該電廠一次主接線示意圖
Fig．1 Main wiring schematic drawing ofthe power plant
． 146． 電力系統保護與控制
器(Potential Transformer，PT)一次保險時， 由于
運行人員操作不當及發變組失靈啟動保護中控制字
整定錯誤，l號發電機組運行中非計劃停運，造成較
大經濟損失。
1．2事故前的運行工況
1號發電機組轉速3 000 r／min，系統頻率50 Hz，
雙母線并聯運行，母聯斷路器220于合位。220 kV
上母所連接運行設備為1號發電機以及三條220 kV
線路。1號發變組保護裝置、3條220 kv線路各自保
護裝置及220 kV母線保護裝置運行正常。
1．3事故背景
2009年6月8日7時l0分，1號發電機出PT
斷線信號，檢修人員到1號發變組保護屏檢查A、
B柜(A、B柜裝設RCS．985 A型發變組電量保護)
均有PT斷線報警信號，到發電機出口PT端子箱處
測量1YH的A、B、C三相對地電壓分別為53．4V、
58．4 V、58．4 V， 自產3 電壓5．2 V，開口三角電
壓為3．17 V，其他2YH、3YH三相電壓正常、平衡。
根據測量檢查情況，判定1號發電機出口PT 1YH
的A相一次保險爆。隨即制定相關技術及安全措施，
決定對1號發電機出口1YH的A相一次保險進行
運行中更換。
1．4事故經過
更換A 相一次保險前，技術措施中要求退出
1YH 的二次負荷，9時40分運行人員拔下了1YH 的
二次保險。9時42分，1號發電機解列滅磁，母聯斷
路器220N~閘，220 kV上母所連接的三條線路跳閘，
鍋爐主燃料跳閘(Master Fuel Trip，MFT)，汽機
跳閘，1號機組廠用電切換至備用電源。網控室“母
線保護動作”光字牌亮，事故喇叭報警。母線保護裝
置有“發變組失靈啟動”、“失靈保護動作”報文。
2 事故調查及原因分析
2．1事故調查
事故發生后，該廠組織相關人員進行調查，發
現相關事件如下：
1)根據事件順序(Sequence OfEvent，SOE)
歷史記錄數據顯示：9時42分，有操作員站對1號機
發出的手動增磁指令。
2)繼電保護人員核查1號發變組保護定值時發
現，RCS一974AG 非電量及輔助保護裝置中的“發
變組失靈啟動保護”中“主變保護動作控制字”置0，
而調度部門下發的繼電保護定值通知單上要求“主
變保護動作控制字”置1，該控制字與繼電保護定值
通知單不符，屬誤整定。
2．2事故原因分析
1)RCS．974AG型發變組保護失靈啟動保護原
理
由圖2可知，失靈電流起動為一個過流判別元
件，可以是相電流、零序電流或負序電流，還可整
定選擇是否經變壓器保護動作觸點、斷路器不一致
觸點和斷路器合閘位置觸點閉鎖。1號發變組繼電
保護定值通知單要求， “失靈經斷路器三相不一致
觸點閉鎖軟壓板”置0； “失靈經斷路器合閘位置
觸點閉鎖軟壓板”、“失靈經變壓器保護動作閉鎖
軟壓板”、“失靈啟動投入軟壓板”、“失靈零序
電流投入軟壓板”、“失靈負序電流投入軟壓板”均
置1； “失靈動作一時限”(功能：解除母差失靈復
壓閉鎖)0．1 S； “失靈動作二時限”(功能：起動母
差失靈)0．13 S。
因為“失靈經斷路器三相不一致觸點閉鎖軟壓
圖2失靈啟動保護邏輯圖
Fig．2 Logic diagram of starting failure protection
孫建鵬，等 對一起母線保護動作造成的發電機停機事故的分析 -147-
板”置0，故“或門1”是開放的； “斷路器合閘位
置觸點輸入”為I時， “或門2”開放； “變壓器保
護動作觸點輸入”為1時， “或門3”開放；相電流、
零序電流和負序電流三個量中至少有一個量達到整
定值且相應保護元件動作后， “或1'74”開放，此時
由于“失靈啟動投入軟壓板”置1， “與門2”隨即開
放。當“或門1”、 “或1'72”、 “或f13”和“與
門2”同時開放時， “與門1”開放，發變組失靈啟動
保護動作，經延時由“失靈一時限”解除母差保護復
壓閉鎖，“失靈二時限”啟動母線保護切除故障。
2)BP．2B 型微機母線保護裝置斷路器失靈保
護原理及其與失靈起動裝置配合方式(以BP一2B型
微機母線保護裝置為例進行分析)
當母線所連的某斷路器失靈時，由該線路或元
件的失靈起動裝置提供一個失靈起動開入給BP．2B
裝置(對于RCS一974AG，是否經保護動作閉鎖和過
流動作閉鎖可通過控制字整定實現，詳見圖2)，如
圖3所示。BP一2B裝置檢測到某一元件失靈起動開
入后，起動該斷路器所連的母線段失靈出口邏輯，
經失靈復合電壓閉鎖，按可整定的“失靈出口延時
1”跳開母線聯絡開關，“失靈出口延時2”跳開該
母線連接的所有斷路器。
[ ：
J母失靈出口啟動
I母失靈復合電壓動作
圖3失靈起動邏輯框圖(以l母元件失靈為例)
Fig．3 Logic diagram of starting failure protection (e．g．failure
component is connected on bus I)
失靈的電壓閉鎖元件，是以低電壓(線電壓)、
負序電壓和3倍零序電壓構成的復合電壓元件【 。
失靈出口動作，需要相應母線段的失靈復合電壓元
件動作。
對于變壓器或發變組間隔，設置“主變失靈解
閉鎖”的開入觸點。當該支路失靈保護起動后，“主
變失靈解閉鎖” 的開入觸點動作，實現解除該支路
所在母線的失靈保護電壓閉鎖[7】。然后按照整定延
時跳開母聯開關及失靈斷路器所在母線上連接的所
有元件。
3)具體原因分析
由于“失靈經變壓器保護動作閉鎖軟壓板”控
制字被錯誤地置0(參考圖2)，那么“或門3”的開
放實際上已不受“變壓器保護動作觸點輸入”的閉
鎖，即“或f73”一直是開放的； “失靈經斷路器不
一致觸點閉鎖軟壓板”置0， “或門1”是開放的；
事件發生時，由于1號發電機有功、無功、電壓等表
計的電壓回路接在1YH二次回路中，當1YH二次保
險被取下，二次側三相均無電壓時，發電機有功、
無功、電壓均下降到零，運行人員誤以為發電機電
壓降低了，緊急操作手動增磁，致使發電機定子勵
磁回路電流增大，發電機定子電流過負荷，在發變
組保護未動作之前，發變組失靈啟動保護的“失靈
相電流元件”已達到定值而啟動，故“或門4”開放，
又因“失靈啟動投入軟壓板”置1，故“與門2”開
放； 由于此時1號發變組出線斷路器221未斷開，故
“斷路器合閘位置觸點輸入”為1，故而“或門2”
開放。“與門1”的四個條件全部滿足，故而開放，
發變組失靈啟動保護動作，經一時限解除了母差失
靈復合電壓閉鎖，二時限啟動母差失靈保護，0．25 S
后跳開了母聯開關220及連接在220 kV上母的所有
元件(包括1號發變組出口221斷路器和三條220 kV
出線斷路器)。
3 相關問題說明
1)1號發變組出口PT 1YH A相一次保險熔斷
后，發變組保護RCS．985A功能是否受到影響
1號發變組出口PT 1YHA相一次保險熔斷后，
發變組保護RCS一985A用二次電壓已切換至正常電
壓，保護功能未受影響。
發電機機端接入兩組電壓互感器(1 PT、3 PT)，
比較兩組電壓互感器的相間電壓(用 AB、【廠B 、
A 表示1 PT相問電壓，Uab、 、 表示3 PT
相間電壓)、正序電壓(用 表示I PT正序電壓，
表示3PT正序電壓)是否一致來判斷PT斷線。
動作判據：
『 AB一 I>5 V
J c一 。l>5 V
l A一 I>5 V
J — 『>5 V
滿足以上任一條件延時0．2 S發PT斷線報警信
號。哪一組PT電壓低，報哪一組PT斷線，并啟動
PT切換，將發變組保護用PT電壓切換至電壓正常
的一組PT。1號發變組出口PT 1YH A相一次保險
熔斷后，1 PTA相的二次電壓也降低，此時，發變
組保護自動切換至3 PT。失磁、失步、過電壓、過
- 148。 電力系統保護與控制
勵磁、逆功率、頻率等與電壓相關保護不受影響。
2)1號發變組保護RCS．985A未動作，而由失
靈保護啟動解裂1號機的原因
由于操作員手動增磁引起的相關電壓、電流量
變化并沒有達到RCS．985A相關保護的整定值，故
RCS一985A 相關保護未動作。但電流量達到了
RCS一974AG的“發變組失靈啟動保護”的相電流元
件動作整定值，而“發變組失靈啟動保護”又不經
“變壓器保護動作”觸點閉鎖，故“發變組失靈啟
動保護”先于RCS．985A相關保護動作，啟動母線
保護，擴大了停電范圍。
需要注意的是，如果持續增磁，RCS．985A相
關保護如“定子繞組過負荷”、“勵磁繞組過負荷”、
“發電機過電壓”等也會達到整定值而動作，不過
這時只會切除1號發電機組，不會啟動母線保護。
3)廠用電快切裝置沒有進行快速切換
廠用電正常手動切換或保護啟動切換時，快切
裝置判斷快切條件滿足，可進行快速切換。當時1
號發電機是由失靈保護動作而跳閘，發變組本身保
護沒有啟動，故沒有由保護啟動快切進行切換，而
是由快切裝置本身根據廠用母線三相電壓均低于整
定值(65 V)，時間超過整定延時(1．5 s)，進行殘
壓切換，將廠用電切換至備用電源。
4 事故暴露的問題
1)“兩票三制”執行不嚴，生產現場工作人員
信息溝通不暢。從而導致了誤操作的發生，產生不
必要的損失。
2)繼電保護“防三誤”工作落實不到位。因控
制字整定錯誤而導致了故障范圍的擴大。
5 事故處理
1)按照1號發變組繼電保護定值通知單要求，
將“失靈經變壓器保護動作閉鎖軟壓板”控制字重
新置1，并加強繼電保護“防三誤”工作的落實力度，
定期核查繼電保護定值，避免類似事故的再次發生。
2)更換1號發電機出口PT 1YH的A相一次
保險，并檢查B、C相一次保險及三相二次保險的
完好性；完善和修改了針對1號機運行中更換發電
機出口PT一次保險的技術措施和安全措施。
3)確保“兩票三制”執行到位，保證信息溝通
順暢，避免因誤操作造成的事故和損失。
6 結束語
該停機事故是由于誤操作及繼電保護定值整定
錯誤引起，具有一定的代表性，再次凸顯了電力系
統防止“誤操作”和繼電保護“防三誤”工作的重
要性，可供其他單位借鑒，防止類似事故的發生。
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收稿日期：2010-01-22； 修回日期：2010-05—26
作者簡介：
孫建鵬(198卜)，男，碩士研究生，從事電力系統分析
及繼電保護技術方向的研究；E-mail：tianyun169@126．com
韓丈花(1976一)，女，博士，副教授，從事電力系統分
析及繼電保護技術方向的研究；
張永健(1953-)，男，副教授，從事電力系統自動化、
繼電保護方面的研究。

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