雷擊導(dǎo)致機組發(fā)電甩負(fù)荷跳機分析與處理

趙雪鵬，張一波，朱傳宗，錢 力，李永杰

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 故障發(fā)生經(jīng)過

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，電站樞紐工程包括上、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、開關(guān)站等。電站單機容量250 MW，總裝機容量1 000 MW，安裝了4臺單級可逆式水泵水輪發(fā)電機組，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)。

2017年 08月 15日 17：14，500 kV 張 廉 線5002、5003開關(guān)A相動作跳閘，自動重合閘成功。隨后1、4號機組各甩220 MW負(fù)荷到旋轉(zhuǎn)備用，值班員執(zhí)行停機流程，機組達(dá)到停機穩(wěn)態(tài)。廠用電運行方式正常。

監(jiān)控出現(xiàn)如下報警信息：

17:14:25 211 光差1保護（差動保護）動作；

17:14:25 220 光差2保護（接地距離一段）動作；

17:14:25 224 5002開關(guān)A相、5003開關(guān)A相跳開；

17:14:25 963 5002開關(guān)A相合閘；

17:14:26 211 5003開關(guān)A相合閘；

17:14:26 208 1號機出口開關(guān)分閘，機組停機；

17:14:26 353 4號機出口開關(guān)分閘，機組停機。

運維人員立即查看歷史記錄，檢查現(xiàn)場設(shè)備，發(fā)現(xiàn)500 kV張廉線A相避雷器動作一次。500 kV光差I(lǐng)保護動作，500 kV光差I(lǐng)I保護動作，兩套保護動作跳開5002開關(guān)A相、5003開關(guān)A相，后單相重合成功，保護裝置及重合閘裝置正確動作，檢查5002開關(guān)、5003開關(guān)重合閘定值分別為0.6 s、0.9 s，重合閘動作時間均正常。1號發(fā)變組保護裝置檢查無保護動作，4號發(fā)變組保護裝置檢查無保護動作。

2 事故情況檢查

（1）情況梳理：梳理分析可能導(dǎo)致缺陷發(fā)生的各種因素。

1）線路故障導(dǎo)致保護動作，機組發(fā)電解列。

2）監(jiān)控流程設(shè)置不合理。

（2）問題排查：對可能導(dǎo)致缺陷發(fā)生的各種因素檢查分析（排除法、直觀法、試驗法、待跟蹤）。

1）現(xiàn)場保護裝置檢查情況：

500 kV光差I(lǐng)保護動作，500 kV光差I(lǐng)I保護動作，2套保護動作跳開5002開關(guān)A相、5003開關(guān)A相，后單相重合成功，保護裝置及重合閘裝置正確動作，檢查5002開關(guān)、5003開關(guān)重合閘定值分別為0.6 s、0.9 s，重合閘動作時間均正常。

1號發(fā)變組保護裝置檢查無保護動作，4號發(fā)變組保護裝置檢查無保護動作。

2）監(jiān)控系統(tǒng)流程情況檢查：

經(jīng)查，監(jiān)控系統(tǒng)機組順控流程設(shè)置有發(fā)電甩負(fù)荷流程，當(dāng)機組發(fā)電工況運行時，如果發(fā)生GCB分閘或500 kV開關(guān)分閘或當(dāng)500 kV開關(guān)發(fā)生單相分閘，且分閘時間大于0.1 s，將會激活機組甩負(fù)荷流程，流程首先會斷開機組GCB，機組轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)備用狀態(tài)。

3 原因分析

本次事件的直接原因為電站區(qū)域遭遇雷雨天氣，張廉線受雷擊發(fā)生瞬時故障，導(dǎo)致5002、5003開關(guān)A相跳開。

本次事件的間接原因為監(jiān)控系統(tǒng)機組甩負(fù)荷流程設(shè)置不合理，在流程輸入條件中，判斷500 kV開關(guān)5002/5003若有開關(guān)單相分閘，延時0.1 s觸發(fā)機組甩負(fù)荷流程，而500 kV開關(guān)重合閘定值分別為0.6 s，0.9 s，監(jiān)控延時無法躲開開關(guān)重合閘固有時間，從而導(dǎo)致1號、4號機組GCB斷開，機組與電網(wǎng)解列。

事件發(fā)生后，張河灣公司立即與監(jiān)控廠商原調(diào)試督導(dǎo)聯(lián)系，確認(rèn)了當(dāng)時在監(jiān)控系統(tǒng)甩負(fù)荷流程設(shè)計中，未考慮500 kV開關(guān)重合閘的情況，僅是片面認(rèn)為500 kV開關(guān)缺相運行即為故障狀態(tài)，機組應(yīng)在此情況下與電網(wǎng)盡快解列，而0.1 s的延時設(shè)置僅是考慮了對500 kV開關(guān)位置信號突變進行濾除的因素。

4 故障機理復(fù)原

從500 kV線路兩套光差保護、5002開關(guān)重合閘、5003開關(guān)重合閘的動作情況來看，保護動作正確，重合閘動作正確。在張廉線A相遭遇雷擊后，跳閘后重合，故障持續(xù)時間為47 ms，為瞬時故障，保護及重合閘裝置反應(yīng)正確，切除故障后恢復(fù)了線路三相全相運行。故障點情況由河北省電力公司檢修公司安排進行巡線查找。

1號發(fā)變組保護檢查無異常，4號發(fā)變組保護檢查無異常，均未有保護動作。

1號機組處于發(fā)電工況運行時，如遇機組GCB偷跳或5002開關(guān)單相斷開，機組甩負(fù)荷流程將被觸發(fā)（4號機組與此類似）。

由于甩負(fù)荷流程觸發(fā)后，1號、4號機組均出現(xiàn)了過速報警，值守人員遂將2臺機組轉(zhuǎn)停機。

5 暴露的問題

（1）監(jiān)控流程設(shè)計存在不合理。當(dāng)時在監(jiān)控系統(tǒng)機組甩負(fù)荷流程設(shè)計中，未考慮500 kV開關(guān)重合閘的情況，僅是片面認(rèn)為500 kV開關(guān)缺相運行即為故障狀態(tài)，機組應(yīng)在此情況下與電網(wǎng)盡快解列，而0.1 s的延時設(shè)置僅是考慮了對500 kV開關(guān)位置信號突變進行濾除的因素。

（2）運維工作不到位，對流程設(shè)計沒有全面掌握，存在漏洞。

6 防控措施

這是一次典型的因監(jiān)控流程設(shè)計存在不合理而造成的電氣跳機事故。為防止類似事故發(fā)生，采取了以下防范措施：

（1）對機組甩負(fù)荷流程進行深入研究論證，優(yōu)化流程啟動判別條件。

（2）舉一反三，與廠家和設(shè)計進行溝通，對監(jiān)控流程進行全面梳理，確保相同的錯誤不再發(fā)生。

7 結(jié)語

目前國內(nèi)蓄能機組普遍進入 “大運行” 階段，要求年發(fā)電量按照設(shè)計值控制，這對蓄能機組的運行維護工作提出了新的考驗。本文介紹的因雷擊導(dǎo)致機組發(fā)電甩負(fù)荷跳機分析與處理，暴露出對監(jiān)控機組甩負(fù)荷流程設(shè)置不合理問題，對同類型蓄能電站具有參考借鑒意義。