蓮花發(fā)電廠蓮湖線162開關(guān)跳閘故障分析

李紅巖　谷永紅

摘 要：本文通過對一起開關(guān)跳閘原因的分析，探討了常規(guī)繼電器的使用問題，為電廠保護改造時繼電器的選型提供有益的提示。同時，通過事故分析，驗證了電網(wǎng)穩(wěn)控裝置投入使用的必要性。

關(guān)鍵詞：信號繼電器；跳閘；振蕩解列裝置

中圖分類號：TM77 文獻標(biāo)識碼：A

黑龍江蓮花電站位于中國黑龍江省海林市三道河子鄉(xiāng)木蘭集村與林口縣蓮花村交界處，距牡丹江市210km，總庫容42億m3，是黑龍江省最大的一座水電站。石壩長902m，最大壩高71.8m，裝機55萬kW，設(shè)計年發(fā)電量7.97億度，是一座以發(fā)電為主，有防洪、灌溉、航運、養(yǎng)殖等效益。該電站隸屬于牡丹江水力發(fā)電總廠，電站裝機容量為4×137.5MW，是黑龍江省唯一一座大中型水電廠，由黑龍江省電力有限公司控股，做為黑龍江電網(wǎng)的核心調(diào)峰機組使用。

蓮花發(fā)電廠建成投產(chǎn)之初，由于水量相對較小，加之電網(wǎng)調(diào)峰關(guān)系，不能保證時刻發(fā)電，為保證下游大片農(nóng)田及其他方面的灌溉用水，專門安裝兩臺容量為1.6MW保流1、2號機組，并由蓮湖線經(jīng)牡丹江電業(yè)局蓮花變電所送至系統(tǒng)上，同時該線路還作為蓮花發(fā)電廠廠用電的后備電源，必要時可以由蓮花變經(jīng)蓮湖線反送電，以保證廠用電的安全，因此說，蓮湖線重要性不言而喻。

2000年，牡丹江地區(qū)調(diào)度經(jīng)分析論證，認(rèn)為蓮花保流小機組做為小型地方電源，運行相對不夠穩(wěn)定，容易發(fā)生系統(tǒng)震蕩，為提高系統(tǒng)運行可靠性，要求在蓮花電站廠用III段安裝了JWKZ-I型穩(wěn)控裝置及相關(guān)的信號及音響回路，以防止保流機組運行不穩(wěn)定影響系統(tǒng)或者系統(tǒng)振蕩影響廠用系統(tǒng)時跳開162開關(guān)，將保流小機組與電網(wǎng)分開。

自2006年開始，蓮湖線162開關(guān)經(jīng)發(fā)生了數(shù)次不明原因，沒有任何音響和信號的跳閘事故，嚴(yán)重威脅了蓮花發(fā)電廠廠用系統(tǒng)的安全運行，蓮花廠檢修維護人員幾次故障排查，均沒有發(fā)現(xiàn)原因，但是每次跳閘故障后，運行人員再次并網(wǎng)發(fā)電，仍然能夠正常運行，故將此問題一直拖延至今。

2007年11月25日早4時02分，蓮湖線162開關(guān)又再一次突然跳閘，無語音提示，無報警信號，模擬屏無任何顯示，只是在運行人員正常巡視檢查保流機監(jiān)控系統(tǒng)時，顯示機組已經(jīng)退出發(fā)電狀態(tài)后才發(fā)現(xiàn)跳閘發(fā)生。在值班運行人員緊急聯(lián)系維護人員后，繼電保護專業(yè)技術(shù)人員到達現(xiàn)場進行了檢查后，為徹底解決問題，消除隱患，決定聯(lián)系牡丹江電業(yè)局地調(diào)，由線路對側(cè)牡丹江地調(diào)所轄蓮花變電所進行配合，將蓮湖線兩側(cè)開關(guān)分別合閘，由蓮花變將線路對側(cè)開關(guān)跳開，實際檢查本側(cè)162開關(guān)、信號及音響等狀態(tài)。

第一次進行試驗時，繼電保護專業(yè)人員將信號、語音等所有回路全部投入運行，162開關(guān)正確跳閘，但是無語音提示，無報警信號。

第二次進行試驗時，繼電保護專業(yè)人員將振蕩解列裝置中的低壓低周回路斷開，162開關(guān)沒有跳閘，投入該回路，正確跳閘，語音報警正確，經(jīng)過兩次試驗、分析，認(rèn)為低壓低周回路中的信號繼電器沒有啟動，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)運行中的信號繼電器為DXM-2A型，標(biāo)稱工作電流為75mA，經(jīng)研究分析，決定將此信號繼電器更換為工作電流為15mA的繼電器后，繼續(xù)進行試驗。

第三次試驗，繼電保護專業(yè)人員將所有回路投入，162開關(guān)正確動作，信號語音回路正確反應(yīng)。

繼電保護專業(yè)人員將該信號繼電器取下，用繼電保護測試儀（儀器型號為ONLLY-2000）對兩塊繼信號電器進行實際測試，經(jīng)試驗，原投入運行的，工作電流為75mA的信號繼電器實際動作電流為43mA，而工作電流為15mA的信號繼電器的實際動作電流為5mA，用萬用表（型號為FLUKE-185）測量出口跳閘繼電器線圈電阻為7.25kΩ，直流系統(tǒng)正常標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為220V，計算該信號回路工作時的電流為30mA，考慮最大工作電壓242V，即使不考慮信號繼電器線圈電阻，該信號回路最大電流也只能夠達到33mA，仍低于43mA，故無法啟動原有信號繼電器。經(jīng)過整定計算，考慮保護裝置的可靠性，采用工作電流為15mA的繼電器是合適的。

蓮湖線穩(wěn)控裝置由三個單元組成，單元I為振蕩解列單元，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生擾動，如短路故障，將會引起互連電力系統(tǒng)的振蕩。該單元根據(jù)振蕩過程中振蕩電流的特點，通過振蕩電流的周期性區(qū)別短路電流故障，判斷同步振蕩和異步振蕩以及振蕩電流的幅值，并根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算的結(jié)論發(fā)出命令，在這里不再詳述；單元II、III為低周低壓回路取用的是廠用III段母線電壓，作用于蓮湖線路開關(guān)。正常情況下，即使系統(tǒng)發(fā)生事故，蓮花變側(cè)跳閘后，由于機組在運行中，甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速上升，機端電壓升高，母線電壓不但不會降低，反而會升高，產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象，穩(wěn)控裝置不會動作；只有在本線路發(fā)生接地，才能導(dǎo)致低電壓發(fā)生，但此時線路保護應(yīng)該正確動作，而實際上線路保護根本沒有動作，只有低周低壓動作，為此，專門檢驗了線路保護，結(jié)果證明線路保護也是沒有問題的，故分析原因如下：

1 系統(tǒng)有大電源消失，在大負(fù)荷下，線路電壓頻率降低，導(dǎo)致低周低壓動作。

2 由于本側(cè)是小電源，系統(tǒng)發(fā)生振蕩，導(dǎo)致本側(cè)低周低壓動作。

3 若發(fā)生上述情況，蓮花電站蓮湖線的保護配置（包括低壓過流保護）都是不會動作的。

聯(lián)系地區(qū)調(diào)度進行確認(rèn)，周圍其他發(fā)電廠確實發(fā)生了機組跳閘，產(chǎn)生了一系列不正常運行狀態(tài)，最終導(dǎo)致本線路低周低壓裝置動作，驗證了分析結(jié)論的正確。

結(jié)語

蓮花電站保流機組穩(wěn)控裝置的安裝，為保護配置做了必要的補充，作為地區(qū)電源，既在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，為電網(wǎng)輸送了電能，又解決了系統(tǒng)的不穩(wěn)定對電站廠用電安全的威脅。此次事故處理，徹底解決了長期困擾蓮花電站廠用電安全的不明原因的跳閘問題。

繼電保護設(shè)計上，不能有些許的麻痹大意，任何細(xì)小的疏忽都會影響繼電保護正確工作，在繼電器的選型問題上，一定要細(xì)心，不能認(rèn)為是小問題而隨意處置。

蓮花電站安裝的JWKZ-I型穩(wěn)控裝置是阿城繼電器廠設(shè)計生產(chǎn)的早期產(chǎn)品，從如今的技術(shù)水平而言，早已經(jīng)落伍過時，然而卻在蓮花電站發(fā)揮了非常好的作用，可以說對小機組、小負(fù)荷線路來講，非常簡單實用，還是很有實際應(yīng)用意義的。這對設(shè)備選型上，是個有益的的借鑒。

參考文獻

[1]《JWKZ-I型穩(wěn)控裝置》說明書[Z].阿城繼電器廠.

[2]電力工程電氣設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社.