Respostas:
Eu não percebi isso no momento, mas o erro estava ocorrendo porque o arquivo é um link simbólico:
$ ls -l /etc/rc.local
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 Feb 16 2012 /etc/rc.local -> rc.d/rc.local
Estranhamente, o lsattr no CentOS 5 funciona em links simbólicos.
chattr
operação deve ser realizada sobre o link simbólico alvo , e não o próprio link simbólico: sudo chattr +i rc.d/rc.local
.