一起保護(hù)誤動(dòng)引起500kV開(kāi)關(guān)跳閘的分析

何 秋，楊建渺，王 斌，陳 勤

(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州 317200)

0 引言

抽水蓄能電站機(jī)組具有發(fā)電及抽水2 種工況，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置均按照這2 種工況單獨(dú)配置，保護(hù)則按照對(duì)應(yīng)的閉鎖條件決定是投入還是退出。實(shí)際運(yùn)行中，由于未成功閉鎖相關(guān)保護(hù)造成保護(hù)誤動(dòng)的幾率較大。

某蓄能電站機(jī)組分別設(shè)置了發(fā)電機(jī)工況和水泵工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)。此保護(hù)不僅作為發(fā)電機(jī)因外部故障或不平衡負(fù)荷引起的負(fù)序電流所產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象的保護(hù)，還作為發(fā)電機(jī)及相鄰設(shè)備不對(duì)稱(chēng)短路的后備保護(hù)。其中，發(fā)電工況保護(hù)在電動(dòng)工況時(shí)應(yīng)該閉鎖，電動(dòng)工況保護(hù)在發(fā)電工況時(shí)也應(yīng)當(dāng)閉鎖。保護(hù)動(dòng)作后果為跳500 kV 母線及線路開(kāi)關(guān)。

在一次正常發(fā)電停機(jī)中，當(dāng)機(jī)組電氣制動(dòng)投入時(shí)，機(jī)組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致500 kV線路開(kāi)關(guān)及橋開(kāi)關(guān)跳閘，本機(jī)及相鄰機(jī)組跳機(jī)，廠用電備自投裝置(BZT)動(dòng)作自動(dòng)倒換。

1 事故經(jīng)過(guò)

2011-10-10 T11:06:11，3 號(hào)機(jī)按計(jì)劃發(fā)電停機(jī)。

11:06:39，機(jī)組開(kāi)關(guān)分閘。

11:08:09，轉(zhuǎn)速<50 %，電氣制動(dòng)投入，勵(lì)磁投入。

11:08:13，上位機(jī)發(fā)“3 號(hào)機(jī)B 組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)”信號(hào)，依次為“3 號(hào)機(jī)B 組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)Ⅰ段啟動(dòng)”，“3 號(hào)機(jī)B 組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)Ⅱ段啟動(dòng)”，“3 號(hào)機(jī)B 組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)Ⅰ段跳閘”，“3 號(hào)機(jī)B 組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)Ⅱ段跳閘”。

隨后，500 kV 分段5012 開(kāi)關(guān)三相跳閘，桐巖5420 線5054 開(kāi)關(guān)跳閘，3 號(hào)機(jī)事故停機(jī)，4 號(hào)機(jī)事故停機(jī)，廠用電倒換。

2 事故原因分析

現(xiàn)場(chǎng)檢查，3 號(hào)機(jī)B 組保護(hù)盤(pán)柜=03U+JA02上有“46.11 啟動(dòng)、46.12 動(dòng)作、46.13 動(dòng)作”記錄。保護(hù)人員查看故障錄波，發(fā)現(xiàn)事故時(shí)機(jī)組負(fù)序電流達(dá)到啟動(dòng)值，保護(hù)正常動(dòng)作。

正常情況下，機(jī)組處于發(fā)電停機(jī)狀態(tài)時(shí)，發(fā)電工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)投入運(yùn)行、電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)閉鎖，但實(shí)際上事故機(jī)組電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)未成功閉鎖。此時(shí)恰好機(jī)組電氣制動(dòng)投入，在機(jī)組定子回路中產(chǎn)生正序制動(dòng)電流，由于發(fā)電工況下的正序電流也就是對(duì)應(yīng)的電動(dòng)工況下的負(fù)序電流，從而觸發(fā)電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)500 kV 開(kāi)關(guān)及機(jī)組。

機(jī)組負(fù)序過(guò)流保護(hù)閉鎖邏輯條件如圖1 所示。

圖1 負(fù)序過(guò)流保護(hù)閉鎖邏輯

從圖1 中可以看出，機(jī)組發(fā)電運(yùn)行時(shí)會(huì)閉鎖電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)。事故發(fā)生時(shí)，電氣制動(dòng)刀合上，換向刀已經(jīng)分開(kāi)，轉(zhuǎn)速為50 %左右，此時(shí)只有電氣制動(dòng)刀合上一個(gè)條件去閉鎖電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)。電氣制動(dòng)刀合上信號(hào)由電氣制動(dòng)刀位置輔助接點(diǎn)經(jīng)過(guò)中間繼電器送至閉鎖邏輯，如果電氣制動(dòng)輔助接點(diǎn)損壞或者中間繼電器接點(diǎn)粘連，均會(huì)造成閉鎖信號(hào)無(wú)法成功送至閉鎖邏輯，從而導(dǎo)致電動(dòng)工況負(fù)序過(guò)流保護(hù)失去閉鎖，在事故發(fā)生時(shí)誤動(dòng)。

現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員檢查發(fā)現(xiàn)，電氣制動(dòng)刀輔助接點(diǎn)經(jīng)過(guò)的中間繼電器接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大，使電氣制動(dòng)刀合上這個(gè)閉鎖信號(hào)未成功送至閉鎖邏輯。這是此次事故發(fā)生的根本原因。

3 暴露的問(wèn)題

負(fù)序過(guò)流保護(hù)閉鎖邏輯可靠性不高，在很多種情況下只存在一個(gè)條件對(duì)其進(jìn)行閉鎖，一旦輔助接點(diǎn)或中間繼電器出現(xiàn)問(wèn)題，必將導(dǎo)致閉鎖失敗。同時(shí)，閉鎖邏輯設(shè)置也不合理，在機(jī)組出口開(kāi)關(guān)已經(jīng)分開(kāi)的情況下，機(jī)組負(fù)序過(guò)流保護(hù)已經(jīng)失去對(duì)相鄰設(shè)備短路的后備保護(hù)功能，而此時(shí)保護(hù)的動(dòng)作仍會(huì)跳500 kV 開(kāi)關(guān)，因此一旦保護(hù)誤動(dòng)，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

4 改進(jìn)措施

加強(qiáng)對(duì)相關(guān)保護(hù)閉鎖回路中間繼電器的檢查和校驗(yàn)，中間繼電器每年檢驗(yàn)1 次，每3年進(jìn)行全部更換。

增加冗余閉鎖回路，提高閉鎖回路的可靠性。采用單獨(dú)電源、閘刀輔助接點(diǎn)并聯(lián)、增加中間繼電器、中間繼電器輸出接點(diǎn)并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖。改進(jìn)原電氣制動(dòng)刀閉鎖回路(見(jiàn)圖2)：新增一路直流電源，將原閉鎖回路中A、B、C 三相輔助接點(diǎn)由串聯(lián)改為A、B 串聯(lián)用于原閉鎖回路，C 用于新增閉鎖回路，然后串聯(lián)一個(gè)新增的中間繼電器，中間繼電器輸出接點(diǎn)和原閉鎖回路中間繼電器輸出接點(diǎn)并聯(lián)后至保護(hù)裝置閉鎖輸入(見(jiàn)圖3)。

圖2 原閉鎖回路示意

保護(hù)裝置防止誤動(dòng)和拒動(dòng)的能力是相對(duì)的，在增加了閉鎖可靠性、降低誤動(dòng)幾率的同時(shí)也提高了誤閉鎖保護(hù)拒動(dòng)的幾率。為防止保護(hù)異常閉鎖及2路閉鎖回路不一致，2 個(gè)閉鎖繼電器各輸出一副接點(diǎn)至監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控系統(tǒng)中增加誤閉鎖和閉鎖回路不一致的報(bào)警邏輯。當(dāng)2 路閉鎖回路信號(hào)不一致時(shí)，上位機(jī)發(fā)保護(hù)閉鎖不一致信號(hào)，提醒運(yùn)行維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)異常情況。當(dāng)出現(xiàn)誤閉鎖時(shí)，上位機(jī)發(fā)保護(hù)誤閉鎖的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)為了保護(hù)機(jī)組，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)停機(jī)。

圖3 改進(jìn)后的閉鎖回路示意

5 結(jié)束語(yǔ)

由于目前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中火電比重很大，峰谷差逐漸擴(kuò)大，抽水蓄能電站作為最佳的調(diào)峰調(diào)谷電源日益得到電網(wǎng)的重視。提高抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有很大作用，因而對(duì)抽水蓄能機(jī)組繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的正確性、可靠性要求很高。在目前的形勢(shì)下，減少保護(hù)誤動(dòng)幾率，提高保護(hù)的可靠性，采用增加監(jiān)控報(bào)警配合，對(duì)保護(hù)誤閉鎖進(jìn)行限制，是確保繼電保護(hù)裝置正確可靠動(dòng)作的最好辦法。

1 陸佑楣，潘家崢．抽水蓄能電站[M]．北京：水利電力出版社，1994．

2 張春生，姜忠見(jiàn)．天荒坪抽水蓄能電站技術(shù)總結(jié)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．

3 賀家李，宋從矩．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M]．第3 版．北京：中國(guó)電力出版社，2000．

4 梅祖彥．抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M]．第1 版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.