零序功率方向接反，保护误动全厂停电
【事故经过】
甲电厂21 台机全开,葛上极Ⅱ停运，极Ⅰ运行，送华东电力300 MW。500kV 交流线路全部运行，湖南网与华中主网通过葛岗线联网运行，葛岗线南送100MW，湖南500kV系统四边形环网运行。乙电厂3台机运行，出力720 MW，经五岗线、五民线送出。乙电厂1、2号机、五民线接Ⅱ母运行，3号机、五岗线接Ⅰ母运行，母联5012 合上，合母运行。系统频率为50.22 Hz。系统接线图如附图所示。
1996年6月3日0时9分雷雨天气，葛岗线距葛侧30%处B相瞬时接地故障，两侧保护动作正确，50ms切除故障，970ms两侧重合闸重合成功。事故过程中，五岗线岗市侧TLS1B (美国GE公司产，构成欠范围允许式高频距离保护) 屏内附加零序反时限方向过流保护TCC5100误动作，岗 5041、5042断路器55ms 三相跳闸，0.8s后，葛岗线岗市侧过电压保护动作发讯远跳对侧乙电厂5051开关。另外，乙电厂1 号机低压过流保护BYL- 3误动作，母联5012及乙电厂5001、801、802 相继跳闸，造成 1、2号机停机，3号机空转。 五民线处于充电状态，乙电厂与系统解列，全厂停电。此时，系统损失负荷 720MW，频率由50.22 Hz降至49.81Hz。所幸葛岗线两侧重合闸重合成功，南送功率由100MW增至660MW, ，弥补了湖南网功率缺额, ，使整个系统得以维持稳定运行，避免了一次系统事故的发生。0时30 分乙电厂3号机倒Ⅱ母运行，P=240MW,，经五民线并网，恢复厂内供电。1时15分2号机经五5001并网，乙电厂出力480 MW，经五民线送出。2时17分3号机并网。 至此，乙电厂3台机全部并网，经五民线送出。2 时37 分母联断路器5012 合上，3时37分五岗线送电，停用乙电厂1、2号机低压过流保护，3时52分3号机倒至Ⅰ母运行，全厂恢复事故前运行方式。
【原因分析】
葛岗线配有两套欠范围允许式高频距离保护，两侧两套保护均动作正确，50 ms 切除故障，重合闸重合成功，为保证湖南系统稳定运行起到了关键的作用。但五岗线岗市侧零序反时限方向过流保护TCC5100 误动三相跳闸，乙电厂1号机低压过流保护误动作，造成全厂停电需进一步分析。
1、五岗线三相跳闸分析
事故过程中，五岗线两则断路器相继三相跳闸。两侧保护动作掉牌信号及收发信机计数器动作情况如附表所示。
由附表分析可知，岗市侧TLS1B屏内零序反时限方向过流保护TCC5100的速动段动作跳闸，导致岗5041、5042三相跳闸。此时，乙电厂及五岗线乙电厂侧仍未跳闸，五岗线处于充电状态,从而使五岗线岗市侧出现过电压。过电压保护定值为: U =1.2 Un ,t=0.8s；动作后果为: 过电压动作发信远跳对侧乙电厂5051。0.8s后，岗市侧过电压保护动作，过压远跳对侧信号经五岗线41、43号复用载波通道的远跳命令发信至乙电厂，乙电厂收到远跳命令, 并经CGQ- 3故障启动装置动作， 发出跳闸命令，乙电厂5051三相跳闸。葛岗线单相接地故障，对五岗线而言，属区外故障。 且岗市侧反应为反向故障,乙电厂为正向故障,那么，岗市侧零序保护为什么会误动跳闸，而乙电厂侧未动作呢?乙电厂1号机及五岗线于1994 年12月投产。继电保护整定部门下达的定值通知单已明确要求将TLS1B屏内的TCC5100零序反时限方向过流保护退出运行。但事故后现场检查结果表明该保护并未退出, 此乃该保护误动跳闸的直接原因。分析认为,只有当零序方向继电器的方向接反, 且当时五岗线的零序电流达到其动作值,TCC5100方可能误动跳闸。检查结果表明,零序方向果然接反。按厂家提供的资料,TCC5100零序方向过流继电器动作灵敏角为-70°,要求接入的电流、电压为正极性接线。而设计院提供的图纸仍按国内零序方向过流继电器接线习惯,设计成电流、电压为反极性接线, 灵敏度为70°,为TCC5100保护误动作提供了潜在的可能性。然后,对TCC5100的动作值进行了进一步的检查。 因定值通知单未给出数值,基建调试时所置数值即为其动作值。盘面刻度显示,零序速段的动作值为1.35A ,实测值为1.4 A,对应一次电流为1750A( CT变比为1250/1A) ,而当时五岗线的零序电流已超过此动作值。由于以上几个因素的同时存在,所以TCC5100保护的误动跳闸是必然的。由于乙电厂侧TCC5100零序反时限方向过流保护动作值调试时置最大值,且其零序方向亦接反,继电器反应为反向故障,所以该保护不能动作而未跳闸。
2、乙电厂跳闸分析
事故过程中,乙电厂1号机低压过流保护BYL-3误动作, 4.5 s母联断路器乙电厂5012 跳闸, 5.0s时1、2号机-变单元的出口开关乙电厂801、802及其联合单元开关乙电厂5001跳闸。1、2号机停机，五民线处于充电状态，3号机保护未动作停机,但由于母联开关和五岗线已跳闸, 使乙电厂与系统解列，并失去厂用电,全厂停电。故障发生在葛岗线，且50ms即被切除,乙电厂1号机的低压过流保护为什么会误动跳闸呢？乙电厂发电机低压过流保护型号为BYL-3, 其动作原理为:一旦电流I>1.1 In ,便可记忆保持,在整定延时内,当正序电压一直偏低,且满足条件U<0.8Un ,则保护经t1=4.5s 跳乙电厂母联断路器乙电厂5012,经 t2= 5.0 s跳乙电厂801、802、5001、高厂变低压侧开关,停机灭磁,闭锁电气制动并启动失灵。葛岗线单相接地故障时,因为一方面葛岗线单瞬接地为远处故障, 另一方面,乙电厂为电源端,一次电压不可能低于0.8Un ,况且故障在50 ms 即被切除,电压恢复正常, 低电压更不可能维持至4.5s甚至5.0s,所以,乙电厂1号机低压过流保护不应动作跳闸。发电机端电压从保护屏端子排引入, 经电压切换器(型号为K17U)、正序电压经过滤过器后, 再进入低压过流继电器BYL- 3。如果回路接线正确,系统正常时,进入低压继电器的正序电压应为系统运行电压, 为1.0Un左右, 即使出现过电流I>1.1In,低压过流继电器也不可能动作。但事故后检查发现进入低压继电器的正序电压为0。经过检查输入回路,机端电压接到保护端子排相序正确, 经电压切换器后,相序变反, 从而使机端电压经过正序滤过器输出的电压为负序电压。即在正常时,负序电压为0, 低电压条件已经满足, 只要出现过电流I>1.1In,便可记忆保持,整定延时一到,保护即可动作跳闸。这就是此次乙电厂1号机低压过流保护误动跳闸的原因。
【防范措施】
因保护定值通知单是继电保护和安全自动装置运行的依据。基建、维护、运行部门均应按保护定值通知单整定、调试、验收、检验、运行。对新设备投产1年后的定期检验, 既应对保护定值进行检查,同时也需对二次回路逐一查线、核对, 包括定值通知单中要求投入和退出的回路。因保护装置检验需根据检验规程进行,应加入交流电流、电压进行检查,以检查有关回路的正确性。对二次回路的设计应根据继电器动作原理和特性的实际情况进行。对继电保护必须实行设计、安装、调试、检验、维护运行的全过程管理。 每一环节都必须保证其正确性,才能保证继电保护装置的正确动作,为电力系统的安全稳定动行提供技术保障。