电力系统故障分析 7继电保护装置故障
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07 第七部分 继电保护装置故障
001 保护点死击机添引加起相线关路标故题障文跳字主变压器
001 保护点死击机添引加起相线关标路题故文障字跳主变压器
① 故障简述
② 故障分析
③ 经验教训
④
措施及 建议
⑤
相关原 理
①故障简述
返回
故障经过
某日，220kV某变电站1号主变压器低后备速断过流Ⅰ段保护动作，跳开1 号主变压器220kV侧2601断路器、110kV侧701断路器，低压侧101断路器未 能跳开。与此同时，一条10kV线路发生故障，但10kV线路保护未动作。
检查发现10kV线路保护装置运行灯不亮，装置闭锁，初步判断为10kV线路保护拒动引 起主变压器后备保护动作，后巡线发现该线路34号、44号塔向南支线瓷瓶被击穿。
②故障分析
主变压器低后备保护动作分析
保护启动至11ms时，B、C两相电压明显下降，电流明显增大，B相电流达到7.07A，C 相电流达6.24A，大于速断过流保护定值6.19A和复压过流Ⅱ段保护定值5.5A，低电压 为75.933V，负序电压为8.885V（大于6V整定值），负序电压开放复压保护闭锁，因此 后备保护中复压过流Ⅱ段保护和速断过流保护启动，保护启动后241ms时，虽然B、C 相故障电流大小始终大于速断过流保护定值，但是低电压为82.3V（大于65V整定值）， 负序电压为5.443V（小于6V整定值），复压元件重新闭锁复压过流Ⅱ段保护返回。
两段复压过流保护低电压和负序电压定值按照整定规程要求，均整定为低电压定值65V 和负序电压定值6V。
速断过流保护作为纯电流保护，主要在复压元件达不到开放条件，但是故障电流又大 大超过主变压器额定电流时起最后一道防线作用，同时作为整个后备保护的总后备， 与复压过流保护在时间上配合，考虑主变压器低压侧断路器拒动时能够通过切除高、 中压侧断路器隔离故障，按照主变压器的1.5倍额定电流整定，定值为一次值4950A （二次值6.19A），动作时间与复压Ⅱ段配合，2.8s跳主变压器三侧断路器。
3、调度部门应加强变电站监控信号接入的验收工作，制定监控 信号接入规范。
4、研究继电保护装置软报文信息上送变电站监控报警方案，增 加装置异常监视手段。
⑤相关原理1
复合电压闭锁过流保护
电力系统出现故障时常伴随的现象是电流的增大和电压的降低，过流保护就 是通过电力系统故障时电流的急剧增大来实现的。但是由于大型设备、机械 的启动也会造成电流的瞬间增大，有可能造成断路器的误动，为了防止其误 动，在保护中增加低电压元件，将电压互感器电压引入保护装置中，构成低 电压闭锁过流，只有在“电流的增大和电压的降低”这两个条件同时满足时才 出口跳闸。在将过流保护用于变压器的后备保护用时，再增加一个负序电压 元件，作为一个闭锁条件，这样就构成了复合电压闭锁过流了。复压包括低 电压和负序电压，复压闭锁过电流保护主要用在变压器的后备保护或者变压 器的进线保护中。主要是为了防止变压器过载的时候引起装置误动。变压器 过载时，电压会降低，电流自然会升高，有可能达到过流定值，而过载的情 况只会发生很短的时间，如果没有低电压闭锁条件，会引起变压器解列，所 以为了保证供电的可靠性，加了低电压闭锁条件。负序电压闭锁条件主要是 为了提高三相短路的灵敏度，单相和两相短路时都会产生很大的负序电压， 不用去考虑，而三相短路时，短路电流也是对称的，但在短路的瞬间，三相 电压降低，会出现一定的负序值（6～9V），负序电压闭锁就是采用这个原 理，在负序电压高于门槛时（可整定），可靠出口。综合上述，复压闭锁过 电流的作用是为了防止变压器过载时的误动，提高三相短路故障时出口的灵 敏度。
保护启动后873ms到2432ms期间，由于低电压和负序电压的波动，复压元件多次开放和闭锁，复 压过流Ⅱ段保护启动元件随之多次启动和返回，在此期间A、 B、 C相电流始终大于速断过流保护 定值，直至保护启动后2797ms，速断过流保护时限到出口跳闸，跳开主变压器三侧断路器。保护 出口时，A相电流为8.27A， B相电流为7.43 A ，C相电流为7.85A，负序电压为1.26V，低电压为 73.26 V。保护出口后，主变压器2601断路器、701断路器跳开，101断路器没有分闸，后经检查， 发现101断路器跳闸线圈烧坏，因此断路器拒动。
返回
②故障分析
故障原因
本次故障是由于在10kV线路上发生B、C相两相短路，线路保护 因死机拒动，进而发展成三相短路故障，主变压器低后备保护在 感受到故障电流时正确启动。但由于故障发生在线路上，故障点 放电电弧燃烧不稳定，造成10kV母线电压波动。使主变压器后备 复压元件频繁启动、复归，过流保护多次启动后返回，最后由主 变压器后备保护速断过流动作，跳开主变压器三侧断路器。
复压过流Ⅰ段保护依据相关继电保护装置运行整定规程要求，按照对低压侧母线故障 有足够灵敏度（Klm>1.5）整定，定值为一次值9000A（二次值11.25A），0.6s跳低压侧 母联110断路器，0.9s跳主变压器低压侧101断路器。
复压过流Ⅱ段保护依据整定规程要求，按照躲主变压器最大负荷电流整定，可靠系数 Kk=1.2，返回系数Kf=0.9，定值为一次值4400A（二次值5.5A），2.5s跳低压侧101断路 器。
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③经验教训
1、日常巡视不到位，未能及时发现保护异常。 2、监控信号接入不完全，未能有效监视保护死机等异常信号。
④措施及建议
返回
1、设计单位应深入了解装置告警开出触点的含义，避免漏设计 导致相关信号漏发，无法有效监视设备状态。
2、运行单位应加强无人值班变电站的巡视，及时发现相关设备 的异常，及时处理存在的隐患。
故障前运行方式
图7-1
该变电站1号主变压器运行，1号主变压器经701供110kVⅠ段母线，经101 断路器供10kVⅠ段母线。10kV母联110运行，经110断路器供10kV Ⅱ段母 线，运行方式如图7-1所示。
②故障分析
主变压器低后备保护配置情况
1号主变压器保护为双重化配置，配置两段复压过流保护和一段速断过流保护。复压过 流Ⅰ段设置两个时限，复压Ⅱ段设置一个时限，速断过流保护设置一个时限。
②故障分析
保护动作情况
19时44分，1号主变压器低后备保护启动，速断过流Ⅰ出口，跳开1号主变压 器220kV侧2601断路器，110kV侧701断路器，低压侧101断路器保护出口，但 未能跳开。
初步分析动作波形，故障开始时B相、C相相间故障，二次故障电流为7.07A，后备保护 启动2757ms后，发展为A、B、C三相短路，二次故障电流达到9.37A，2797ms时速断过 流保护三跳出口。
保护启动后320ms，A相电压也跌落至41V，A相电流达到9.37A，B、C相故障电流大小 始终大于速断过流保护定值，速断过流保护保持启动，但是低电压为68.21V，负序电 压上升为6.2 V（大于6V），复压元件重新开放，复压过流Ⅱ段保护再次启动。保护启 动后320ms至341ms，低电压上升为71V，负序电压下降为5.06V（小于6V），复压元件 重新闭锁，复压过流Ⅱ段保护再次返回，该状态一直持续到873ms。
001 保护点死击机添引加起相线关路标故题障文跳字主变压器
001 保护点死击机添引加起相线关标路题故文障字跳主变压器
① 故障简述
② 故障分析
③ 经验教训
④
措施及 建议
⑤
相关原 理
①故障简述
返回
故障经过
某日，220kV某变电站1号主变压器低后备速断过流Ⅰ段保护动作，跳开1 号主变压器220kV侧2601断路器、110kV侧701断路器，低压侧101断路器未 能跳开。与此同时，一条10kV线路发生故障，但10kV线路保护未动作。
检查发现10kV线路保护装置运行灯不亮，装置闭锁，初步判断为10kV线路保护拒动引 起主变压器后备保护动作，后巡线发现该线路34号、44号塔向南支线瓷瓶被击穿。
②故障分析
主变压器低后备保护动作分析
保护启动至11ms时，B、C两相电压明显下降，电流明显增大，B相电流达到7.07A，C 相电流达6.24A，大于速断过流保护定值6.19A和复压过流Ⅱ段保护定值5.5A，低电压 为75.933V，负序电压为8.885V（大于6V整定值），负序电压开放复压保护闭锁，因此 后备保护中复压过流Ⅱ段保护和速断过流保护启动，保护启动后241ms时，虽然B、C 相故障电流大小始终大于速断过流保护定值，但是低电压为82.3V（大于65V整定值）， 负序电压为5.443V（小于6V整定值），复压元件重新闭锁复压过流Ⅱ段保护返回。
两段复压过流保护低电压和负序电压定值按照整定规程要求，均整定为低电压定值65V 和负序电压定值6V。
速断过流保护作为纯电流保护，主要在复压元件达不到开放条件，但是故障电流又大 大超过主变压器额定电流时起最后一道防线作用，同时作为整个后备保护的总后备， 与复压过流保护在时间上配合，考虑主变压器低压侧断路器拒动时能够通过切除高、 中压侧断路器隔离故障，按照主变压器的1.5倍额定电流整定，定值为一次值4950A （二次值6.19A），动作时间与复压Ⅱ段配合，2.8s跳主变压器三侧断路器。
3、调度部门应加强变电站监控信号接入的验收工作，制定监控 信号接入规范。
4、研究继电保护装置软报文信息上送变电站监控报警方案，增 加装置异常监视手段。
⑤相关原理1
复合电压闭锁过流保护
电力系统出现故障时常伴随的现象是电流的增大和电压的降低，过流保护就 是通过电力系统故障时电流的急剧增大来实现的。但是由于大型设备、机械 的启动也会造成电流的瞬间增大，有可能造成断路器的误动，为了防止其误 动，在保护中增加低电压元件，将电压互感器电压引入保护装置中，构成低 电压闭锁过流，只有在“电流的增大和电压的降低”这两个条件同时满足时才 出口跳闸。在将过流保护用于变压器的后备保护用时，再增加一个负序电压 元件，作为一个闭锁条件，这样就构成了复合电压闭锁过流了。复压包括低 电压和负序电压，复压闭锁过电流保护主要用在变压器的后备保护或者变压 器的进线保护中。主要是为了防止变压器过载的时候引起装置误动。变压器 过载时，电压会降低，电流自然会升高，有可能达到过流定值，而过载的情 况只会发生很短的时间，如果没有低电压闭锁条件，会引起变压器解列，所 以为了保证供电的可靠性，加了低电压闭锁条件。负序电压闭锁条件主要是 为了提高三相短路的灵敏度，单相和两相短路时都会产生很大的负序电压， 不用去考虑，而三相短路时，短路电流也是对称的，但在短路的瞬间，三相 电压降低，会出现一定的负序值（6～9V），负序电压闭锁就是采用这个原 理，在负序电压高于门槛时（可整定），可靠出口。综合上述，复压闭锁过 电流的作用是为了防止变压器过载时的误动，提高三相短路故障时出口的灵 敏度。
保护启动后873ms到2432ms期间，由于低电压和负序电压的波动，复压元件多次开放和闭锁，复 压过流Ⅱ段保护启动元件随之多次启动和返回，在此期间A、 B、 C相电流始终大于速断过流保护 定值，直至保护启动后2797ms，速断过流保护时限到出口跳闸，跳开主变压器三侧断路器。保护 出口时，A相电流为8.27A， B相电流为7.43 A ，C相电流为7.85A，负序电压为1.26V，低电压为 73.26 V。保护出口后，主变压器2601断路器、701断路器跳开，101断路器没有分闸，后经检查， 发现101断路器跳闸线圈烧坏，因此断路器拒动。
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②故障分析
故障原因
本次故障是由于在10kV线路上发生B、C相两相短路，线路保护 因死机拒动，进而发展成三相短路故障，主变压器低后备保护在 感受到故障电流时正确启动。但由于故障发生在线路上，故障点 放电电弧燃烧不稳定，造成10kV母线电压波动。使主变压器后备 复压元件频繁启动、复归，过流保护多次启动后返回，最后由主 变压器后备保护速断过流动作，跳开主变压器三侧断路器。
复压过流Ⅰ段保护依据相关继电保护装置运行整定规程要求，按照对低压侧母线故障 有足够灵敏度（Klm>1.5）整定，定值为一次值9000A（二次值11.25A），0.6s跳低压侧 母联110断路器，0.9s跳主变压器低压侧101断路器。
复压过流Ⅱ段保护依据整定规程要求，按照躲主变压器最大负荷电流整定，可靠系数 Kk=1.2，返回系数Kf=0.9，定值为一次值4400A（二次值5.5A），2.5s跳低压侧101断路 器。
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③经验教训
1、日常巡视不到位，未能及时发现保护异常。 2、监控信号接入不完全，未能有效监视保护死机等异常信号。
④措施及建议
返回
1、设计单位应深入了解装置告警开出触点的含义，避免漏设计 导致相关信号漏发，无法有效监视设备状态。
2、运行单位应加强无人值班变电站的巡视，及时发现相关设备 的异常，及时处理存在的隐患。
故障前运行方式
图7-1
该变电站1号主变压器运行，1号主变压器经701供110kVⅠ段母线，经101 断路器供10kVⅠ段母线。10kV母联110运行，经110断路器供10kV Ⅱ段母 线，运行方式如图7-1所示。
②故障分析
主变压器低后备保护配置情况
1号主变压器保护为双重化配置，配置两段复压过流保护和一段速断过流保护。复压过 流Ⅰ段设置两个时限，复压Ⅱ段设置一个时限，速断过流保护设置一个时限。
②故障分析
保护动作情况
19时44分，1号主变压器低后备保护启动，速断过流Ⅰ出口，跳开1号主变压 器220kV侧2601断路器，110kV侧701断路器，低压侧101断路器保护出口，但 未能跳开。
初步分析动作波形，故障开始时B相、C相相间故障，二次故障电流为7.07A，后备保护 启动2757ms后，发展为A、B、C三相短路，二次故障电流达到9.37A，2797ms时速断过 流保护三跳出口。
保护启动后320ms，A相电压也跌落至41V，A相电流达到9.37A，B、C相故障电流大小 始终大于速断过流保护定值，速断过流保护保持启动，但是低电压为68.21V，负序电 压上升为6.2 V（大于6V），复压元件重新开放，复压过流Ⅱ段保护再次启动。保护启 动后320ms至341ms，低电压上升为71V，负序电压下降为5.06V（小于6V），复压元件 重新闭锁，复压过流Ⅱ段保护再次返回，该状态一直持续到873ms。