2006年福建省网继电保护设备运行分析.pdf

2006年 福 建 省 网 继 电 保 护 设 备 运 行 分 析 郑益琴 (福建省电力调度通信中心, 福建 福州350003) 摘要: 介绍了2006年福建省网继电保护设备的运行情况; 对设备异常和缺陷进行统计; 分析了有关保护动作 行为; 提出了防止直流失地造成保护误动的对策。 关键词: 电力系统; 继电保护 中图分类号:tm77文献标识码:b文章编号:1006- 0170(2007)02- 0045- 03 fujian dianli yu diangong 第 27 卷第 2 期 2007 年 6 月 issn1006- 0170 cn 35- 1174 /tm 继电保护装置是电力系统的重要组成部分, 对 电力系统安全稳定运行起着重要作用。福建省电网 发展迅速, 高压电网继电保护微机化率稳步增长, 继 电保护设备成倍增加, 对系统继电保护运行状况进 行分析, 解决存在的问题, 总结、 归纳有效的运行管 理手段,十分必要。本文拟对2006年福建省网继电 保护设备运行状况进行分析, 以资交流。 1运行情况简介 截止2006年12月,福建电网在役220kv及以上 继电保护装置共2207套,装置微机化率为97.64 %, 国 产 率为96.4 %。220 kv线 路光 纤保 护 覆盖 率达 82.04 %, 分相电流差动保护覆盖率达79.13%。500kv 线路光纤保护覆盖率达100 %, 分相电流差动保护 覆盖率达95.45 %;500 kv母差保护已全部实现双 重 化 配 置 ,220 kv母 差 保 护 双 重 化 配 置 率 达 54.35%。 2006年,福建全省电力系统保护装置共动作 11523次,正确动作11519次,正确动作率为99.97%。 220kv及以上继电保护正确动作率为99.93 %,500 kv 继电保护正确动作率为100 %。 2缺陷统计分析 2006年,福建省网220 kv及以上继电保护装 置快速保护异常停运时间达79 154 min, 快速保护 运行率为99.98 %。与往年相比, 异常停运时间大幅 缩短。 快速保护频繁异常停运, 不仅会使线路或元件 失去全范围快速切除故障的保护功能, 还会因保护 的失配而引起越级跳闸,对电网安全稳定运行构成 威胁。6年省网继电保护运行缺陷统计见附表, 缺陷主要发生在继电保护装置本身、 通道接口设备、 保护通道、 二次回路, 故障录波等配套装置、 直流系 统也常有缺陷发生。 从发生缺陷的原因来看, 元器件 损坏比例最高, 电源损坏相对较多。 2.1保护装置 (1) 元器件损坏、 电源故障造成保护装置停运的 几率很高。其中,ad转换插件以及光耦开入插件的 损坏情况较多。 易损坏的原因主要是制造工艺不良、 产品质量不佳、 元器件老化等。 电源插件多由厂家外 购, 质量把关不严, 且装置长期处于带电运行, 加剧 了电源故障的发生。 ( ) 瞬时性缺陷也是异常停运的一个主要原因。 装置运行出错、 死机、 插件过热引起异常等都属于瞬 时性缺陷。通常装置复位或重新上电后即可恢复正 福建电力与电工 5 200 2 4- 常, 也有未经任何处理即恢复正常的情况, 说明运行 设备本身抗干扰能力差, 可能存在未被发现的问题。 (3) 其它缺陷有gps对时出错、 内部接触不良、 面板指示灯不亮等。 2.2二次回路 二次回路缺陷主要有接触不良、 回路断线、 接线 错误和绝缘下降等。 缺陷多数可通过光字牌、 装置异 常信号灯等反映出来, 但有些缺陷较隐蔽, 需要对保 护动作及故障录波等多种信息进行综合分析, 才能 发现。 (1)接触不良故障率较高。 均为基建或技改遗留 的问题, 它们隐密性较大, 需要加强验收把关, 做好 新、 旧设备接入的技术监督工作。 (2)绝缘下降。主要是二次电缆老化破损、 端子 排裂开、端子锈蚀引起, 较多发生在非电量二次回 路, 以及运行环境恶劣的老变电站。 2.3保护通道及通道接口设备 (1) 通道接口设备指复用载波机、 收发信机、 音 频接口、 保护用数字复接等接口设备, 其故障以元器 件、 电源插件损坏为主。 (2)高频通道的构成环节较多, 各个加工设备异 常都会影响通道正常运行。这类异常体现在高频电 缆、 各设备间连接电缆线接触不好、 绝缘不良, 结合 滤波器、 耦合电容器、 阻波器以及分频滤波器( 部分 线路有)性能不稳、 内部元件故障、 绝缘被破坏等。 (3)引起高频通道异常的原因还有外界干扰, 如 雷雨、 外界电磁波、 一次设备操作等。 (4)光纤保护通道出现的问题越来越多, 且难以 定位。 特别是复用pcm通道, 因传输环节多, 出现的 问题也多。光纤保护通道常见的异常原因有光纤接 头问题、 通信光端机及pcm设备异常、 光纤通道物 理中断、 同轴电缆或双绞线屏蔽不良、 通道传输性能 不良。现象为收发延时不一致、 误码率增大、 接收功 率过饱和等。其中, 光纤接头接触不良、 制作工艺不 佳或有灰尘、 受潮等问题出现比较频繁。 2.4其他配套装置 配套的录波器装置硬盘旋转元件 损坏问题较 多,后台工控机与后台的通信经常出故障。另外, 操 作箱主要是面板光耦管损坏,继电器存在抖动、 损 坏、 接点粘连、 动作电压不符合要求等问题。 2.5 直流系统 直流系统故障常见的有蓄电池电压偏移, 充电 机、 高频电源模块故障、 不稳定, 直流接线回路混乱, 绝缘监测装置部件故障等。 3典型保护动作分析 2006年, 福建省网发生了两起由于直流失地造 成开关跳闸。 一起为6月8日某电厂直流多点接地, 造成220 kv母联开关跳闸,220 kv和110 kv电厂 母线分列运行; 另一起为6月14日某变电站直流接 地,220 kv一出线开关跳闸,造成地区电网与省主 网系统解列。下面以 “6.14” 为例, 进行分析。 6月14日16时20分,某变电站220 kv一出 线lfp- 901高频突变量方向、 零序方向元件动作出 口, 线路开关跳闸, 另一套psl-603保护未动作。从 动作报告及故障录波可知, 线路开关a、b两相先跳 开,之后由lfp- 901保护动作出口,跳开c相。 检查 得知,该变电站直流系统为1999年投运的老设备, 采用相控式整流装置, 其所配套的绝缘监察装置性 能已经恶化, 用于检测直流回路绝缘正常与否的平 衡电桥电阻老化, 引起电桥不平衡。 操作箱tjr继电器前端接地示意图如图1所 示。tjr继电器是由tjr1、tjr2、tjr3共计3个分 相继电器并联组成,分别作用于线路a、b、c三相开 关跳闸回路。c1、c2分别为直流母线正、 负极对地电 容,r1、r2为绝缘监察系统平衡电桥电阻。当直流 母线经电阻rg接地时, 直流母线正、 负极对地电压 产生偏离, 正极对地电压降低, 负极对地电压升高。 现场测试显示, 偏离最严重时, 该站直流母线正极对 地电压为+56v, 负极对地电压为-163v。 故障当时下 暴雨, 线路开关操作回路tjr继电器前端发生直流 失地,相当于直流母线负极对地的不平衡电压直接 作用于tjr继电器, 从而使tjr继电器发出跳闸脉 冲, 造成线路开关跳闸。现场检查发现tjr1、tjr2 继电器动作电压比tjr3稍低一些,在不平衡电压 达到tjr1、tjr2继电器动作电压后,tjr1、tjr2动 64- (下转第5页) 作跳开a、b相开关,tjr3继电器因不 平衡电压未 达到动作电压值故未动作,c相开关未跳闸。a、b相 开关跳闸后, 线路lfp- 901保护高频突变量方向、 零序方向元件动作,三跳继电器出口,c相开关跳 闸。 由此得出, 该变电站直流系统绝缘监测装置部件 老化导致正负极对地电压严重不平衡,外界雨水侵 入导致直流接地是造成线路跳闸的直接原因。 根据运行统计可知: 近几年, 因直流失地引起开 关跳闸的事故发生过多起, 大部分原因是出口继电 器动作电压偏低、 雨水渗入、 芯线绝缘电阻下降、 电 缆分布电容大、 交流串入直流回路等。 由于福建省降 雨偏多, 特别是台风、 热带风暴袭击较频繁, 潮湿天 气多, 更是对继电保护装置运行的严峻考验, 保护直 流接地现象需要引起高度重视。 4对策 针对直流系统失地的异常情况, 采取各方面的 防范措施并落实到位, 才能更好地防止保护误动作 的事故发生。首先要从设计及基建投产验收的源头 上把关, 防范于未然; 其次是加强对已运行设备的维 护管理, 整改、 更换不满足要求的项目。 由此, 提出了 防止直流失地造成保护误动作的对策。 4.1合理规划和设计二次电缆路径 除严禁采用交、 直流混缆外, 控制电缆的敷设路 径应尽可能远离主变中性接地点、高压线及高频暂 态电流入地点、 并联电容器等电容设备, 并避免或减 少电缆迂回, 缩短长度。 与运行设备无关的电缆应拆 除, 以减小二次回路对地的充电电容。 4.2规范刀闸、 断路器辅助接点的使用 不同功能的辅助接点 (如电气防误与保护切换 回路用的辅助接点), 应以适量空端子隔离区分。 4.3规范端子排布置 应实现交、 直流端子分区布置, 二者之间应有明 显间隔。 4.4规范保护屏柜设计 继电保护屏柜上的ct、pt交流端子排应采用 试验端子, 与直流控制回路明显区分。 打印机电源应 从端子排底部接入, 与直流回路以适量空端子隔离, 其火线、 零线色标醒目, 防止其零线 与pt的n600 及电缆屏蔽层连接。 取消屏内交流照明回路, 且屏内 不设置用于交流电源切换或并列用途的空开、闸刀 等回路。 5加强保护检验工作, 避免交流串入后保护误动 直接作用于跳闸的非电量保护、失灵启动发变 组全停等中间重动继电器, 经大于120 m的长电缆 启动跳闸继电器, 应采用动作功率大于5 w的强电 继电器; 大于800 m的长电缆启动操作箱三跳或永 跳继电器的跳闸回路, 要求采用光纤传输方式实现 跳闸。 光耦开入动作电压的范围应控制在额定直流电 源电压的55 % 70 %之间。避免采用长电缆启动光 耦。 重要回路开入光耦须采用强电光耦, 并且应采用 内部双光耦串联确认或外部出口接点串联确认的逻 辑, 带一个20 ms短时延, 以确保交流串入直流后, 可靠不误动,在其中某一个光耦损坏后,能发出告警 信号。 4.6加强一、 二次设备制造环节的技术监督 在设备订货阶段解决交、 直流混用问题。 要求制 造厂商对主变端子箱、 冷却器端子箱、 有载调压箱、 绕组温度补偿等的交、 直流回路分开布置。 各电气设 备的内外部交、 直流电缆靠近敷设布置时, 应做好隔 离和屏蔽措施。冷却器控制回路避免使用交流继电 器控制方式。 二次设备避免采用交、 直流回路混合供 电模式。 4.7合理配置交直流试验电源 各单位应配置适量移动式试验电源仪,220 kv 以上变电站应配置试验电源屏,电源屏交流插座与 直流插座分层布置, 并确保电源容量、 纹波系数、 带 载能力满足本站各专业检修试验使用。禁止把运行 直流电源作为试验仪器的工作电源或其他检修电源 用途。 4.8加强户外端子箱防水防潮工作 做好在雨季和台风期间的密封、 防潮、 防水、 防 凝露措施, 采取安装温湿度控制器、 凝露控制器、 加 热器等防潮措施, 并定期巡检确保运行正常。 4.9加强直流系统的设计和运行管理 采用直流母线分段运行, 直流系统上、 下级熔断 器或自动开关配合并双重化独立配置; 对直流系统 网络应采用辐射供电方式, 对负荷施行单一供电, 互 不影响。 大型电厂的各台机组保护直流电源应分开, 电厂内的外围辅助设备应单独设置直流系统。重视 对直流绝缘监测等附属装置的维护管理,避免出现 正、 负极对地严重不平衡现象。 4.10做好现场安全管理工作 二次回路和装置定检后或二次回路改造后, 应 按要求测量直流回路对地、 交流回路、 交流电源回路 之间的绝缘电阻, 并做好记录。 现场试验需引用接点 1 4. 47- ! ! (上接第47页) 进行录波、 保护动作时间测试等项目时, 尽量采用无 源接点; 若采用有源接点(站内直流)时, 在接入前应 认真检查录波器、 试验设备的交、 直流隔离良好。 5结束语 2006年, 福建省网继电保护动作正确率99.97 %, 缺陷主要发生在继电保护装置、 通道接口设备、 保护 通道、二次回路、故障录波等配套装置及直流系统 上。 主要原因是元器件损坏和电源损坏。 要提高保护 动作的正确率, 必须从多方面入手, 做到合理规划、 规范布置、 加强监督、 严格运行管理。 ( 收稿日期:2007-04- 09) (上接第44页) 电缆消耗大, 存在开关辅助接点工作不可靠、 户外电 磁锁机构易损坏等问题, 而且其防误功能随二次接 线而定, 不易增加和修改。 微机防误闭锁系统将大量的二次闭锁回路和操 作行为, 以软件形式存入电脑中的 “五防” 闭锁规则 库中,实现了防误闭锁的数字化,功能更为强大,是 电气设备防误闭锁技术的一个飞跃,但它不能防止 无票操作和误碰(主要是检修人员)。针对传统电气 二次闭锁回路和现代微机防误闭锁系统的特点, 建 议新建和改造变电站, 若站内所有断路器和隔离开 关的位置为虚遥信, 且微机防误闭锁系统与变电站 监控系统共用一个数据库,可以考虑取消部分电气 二次回路闭锁 (主要是指不同间 隔之间的电气联 锁) ,防误功能由微机防误闭锁系统和间隔电气二次 闭锁回路共同完成。这种方案要求微机防误闭锁系 统有 “防空程” 措施。 4结束语 传统电气防误闭锁方式已不能满足要求, 而微 机防误闭锁系统功能还有待进一步完善和提高。从 目前的运行情况来看, 为了安全可靠起见, 建议在大 力推广应用微机防误闭锁系统的同时,适度保留间 隔的电气二次闭锁回路。 (收稿日期:2007- 04- 02) nox含量, 从而控制总排不超标。 4.2.6配风方式 运行中燃料风量的大小, 对scr进口nox含量 也有一定的影响。燃料风和一次风喷口角度相同且 在其外沿, 某一工况下开大燃料风门,燃料风量增 加, 在燃烧初期属于富氧燃烧, 燃料型nox升高, 因 此,scr进口nox含量上升。同理, 关小辅助风门, 降低辅助风量在总风量不变的情况下,相当增加燃 料风量, 降低了迟介入的风量, 燃烧初期属于富氧燃 烧,scr进口nox含量也是上升的。 4.2.7 磨煤机进口风量 磨煤机负荷变