一起500kV GIS站隔離刀閘誤動(dòng)作導(dǎo)致線路跳閘的事件淺析

摘要：針對(duì)某電廠一起500 kV GIS站隔離刀閘誤動(dòng)作，在線路合閘情況下自動(dòng)拉開(kāi)，導(dǎo)致斷路器短引線保護(hù)動(dòng)作，使線路跳閘的事件，分析了該電廠5052、5053開(kāi)關(guān)短引線保護(hù)動(dòng)作原因，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：500 kV GIS站;隔離刀閘誤動(dòng)作;短引線保護(hù)

0? ? 引言

500 kV GIS站是發(fā)電站與電網(wǎng)的樞紐，承載著將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能通過(guò)500 kV高壓輸電線送至電網(wǎng)的重任。某電廠500 kV GIS站有3條出線，此次事故涉及的是沙東乙線。

500 kV GIS站與用電區(qū)域的變壓站相連，若發(fā)生事故跳閘會(huì)影響到出線供電區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致區(qū)域停電，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，造成較大的社會(huì)影響。因此，GIS站必須安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

1? ? 500 kV GIS站設(shè)備情況

該電廠500 kV GIS站內(nèi)采用瑞士ABB公司生產(chǎn)的戶內(nèi)SF6氣體絕緣全封閉組合GIS電氣設(shè)備，設(shè)備制造時(shí)間為1991年，投運(yùn)時(shí)間為1992年，500 kV GIS斷路器型號(hào)為ELK.SP3-21，額定開(kāi)斷電流為50 kA，隔離刀閘型號(hào)為ELK-TX/TV。該500 kV

GIS站采用二分之三接線方式，接線簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2? ? 500 kV GIS站隔離刀閘誤動(dòng)作情況

2.1? ? 事故前運(yùn)行方式

該電廠1、2、3號(hào)發(fā)電機(jī)組均帶300 MW負(fù)荷運(yùn)行，500 kV GIS站內(nèi)1M、2M母線正常運(yùn)行，500 kV沙東甲線運(yùn)行，500 kV沙東乙線經(jīng)5053、5052斷路器供電運(yùn)行，500 kV沙廣乙線及B/C聯(lián)絡(luò)線正常運(yùn)行，5051斷路器在冷備用狀態(tài)，如圖2所示。

2.2? ? 事故概述

2019年8月28日凌晨，500 kV沙東乙線先由對(duì)側(cè)（東方站）進(jìn)行停電操作，沙東乙線空載運(yùn)行。02：26，電廠運(yùn)行人員根據(jù)操作票執(zhí)行中調(diào)的逐項(xiàng)令（斷開(kāi)500 kV第五串聯(lián)絡(luò)5052開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)500 kV第五串5053開(kāi)關(guān)）過(guò)程中，當(dāng)合上50521、50522刀閘電動(dòng)機(jī)的220 V直流動(dòng)力電源時(shí)，50521、50522刀閘突然分閘，5052、5053開(kāi)關(guān)跳閘，5052、5053開(kāi)關(guān)短引線保護(hù)一、保護(hù)二動(dòng)作。

2.3? ? 保護(hù)動(dòng)作情況

現(xiàn)場(chǎng)檢查保護(hù)動(dòng)作情況如下：5052、5053開(kāi)關(guān)短引線保護(hù)一、保護(hù)二動(dòng)作，事故相為A相，最大事故電流為10.26 A（對(duì)應(yīng)一次側(cè)電流為41 kA），5053開(kāi)關(guān)三相跟跳動(dòng)作，事故相電流顯示為A相。故障錄波報(bào)告顯示事故相為5053開(kāi)關(guān)支路A相，繼電保護(hù)正確動(dòng)作。

2.4? ? 動(dòng)作順序

根據(jù)故障錄波、繼電保護(hù)動(dòng)作報(bào)告并結(jié)合相應(yīng)事件記錄的情況，事故發(fā)展過(guò)程如圖3所示。

查閱500 kV監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)果，開(kāi)關(guān)及刀閘的分閘順序依次是：50522刀閘、50521刀閘、5053開(kāi)關(guān)、5052開(kāi)關(guān)。

3? ? 事故原因調(diào)查

事故發(fā)生后，電廠邀請(qǐng)了一、二次的專家和檢測(cè)人員及ABB廠家對(duì)一、二次設(shè)備進(jìn)行檢查。

3.1? ? 一次設(shè)備檢查情況

檢測(cè)人員分別對(duì)5052開(kāi)關(guān)氣室、5053開(kāi)關(guān)氣室、50521及50522刀閘氣室的SF6氣體分解物進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)5053開(kāi)關(guān)A相氣室的SO2的體積分?jǐn)?shù)為1.06×10-4，H2S的體積分?jǐn)?shù)為1.05×10-4，50522刀閘A相氣室的SO2的體積分?jǐn)?shù)為2.95×10-4，H2S的體積分?jǐn)?shù)為1.76×10-4，表明50522刀閘A相氣室發(fā)生過(guò)電弧事故，5053開(kāi)關(guān)A相斷路器本體開(kāi)斷過(guò)事故電流。

根據(jù)各氣室SF6氣體分解物的檢測(cè)結(jié)果及故障錄波結(jié)果分析，初步確定事故點(diǎn)位于50522 A相刀閘，事故位置如圖4所示。

ABB公司專家依據(jù)SF6氣體分解物檢測(cè)結(jié)果判斷，50522 A相刀閘所在氣室的所有部件因50522刀閘誤分閘導(dǎo)致的接地事故而受到了嚴(yán)重污染，該氣室內(nèi)的三臺(tái)A相隔離刀閘（50522、50531、50536）、三臺(tái)A相接地刀閘（505227、505317、505367）和兩組CT（505、506用于沙東乙線T區(qū)保護(hù)）均需更換。5053斷路器A相斷路器由于切斷過(guò)近距事故電流，需進(jìn)行斷路器內(nèi)部檢查，再確定斷路器是否需要解體檢修。

3.2? ? 二次回路檢查情況

（1）檢查500 kV GIS站的220 V直流電源系統(tǒng)微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置無(wú)接地報(bào)警，正極、負(fù)極對(duì)地電壓平衡，交流電壓含量為2.8 V。

（2）50521、50522刀閘控制電源F2、動(dòng)力電源F2M在合閘狀態(tài)，50521刀閘在斷開(kāi)位置，測(cè)量50521刀閘就地及遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)對(duì)地電壓為-111 V;測(cè)量50521刀閘聯(lián)鎖板就地及遠(yuǎn)方分閘指令對(duì)地電壓-111 V，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（3）50521、50522刀閘控制電源F2、動(dòng)力電源F2M在合閘狀態(tài)，50522刀閘在斷開(kāi)位置，測(cè)量50522刀閘就地及遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)對(duì)地電壓為-111 V;測(cè)量50522刀閘聯(lián)鎖板就地及遠(yuǎn)方分閘指令對(duì)地電壓-111 V，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（4）斷開(kāi)50521、50522刀閘控制電源F2、動(dòng)力電源F2M，用1 000 V絕緣表測(cè)量：控制電源正極對(duì)地>60 MΩ，負(fù)極對(duì)地>12 MΩ，正、負(fù)之間>40 MΩ。測(cè)量動(dòng)力電源正極對(duì)地>600 MΩ，負(fù)極對(duì)地>1 000 MΩ。測(cè)量50521刀閘聯(lián)鎖板就地及遠(yuǎn)方分閘指令對(duì)地絕緣>10 MΩ。測(cè)量50522刀閘聯(lián)鎖板就地及遠(yuǎn)方分閘指令對(duì)地絕緣>10 MΩ。測(cè)量50521刀閘聯(lián)鎖板跳閘出口接點(diǎn)之間絕緣>40 MΩ，測(cè)量50522刀閘聯(lián)鎖板跳閘出口接點(diǎn)之間絕緣>40 MΩ。斷開(kāi)控制柜內(nèi)交流回路電源，測(cè)量交流對(duì)直流之間絕緣>100 MΩ。以上回路絕緣檢測(cè)合格。

（5）斷開(kāi)50521、50522刀閘控制電源F2、動(dòng)力電源F2M，送上控制柜內(nèi)交流回路電源，用萬(wàn)用表測(cè)量直流控制回路F2正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)電壓直流電壓為0 V、交流電壓3 V。測(cè)量動(dòng)力回路F2M正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地直流電壓0 V，正極對(duì)地交流電壓3 V，負(fù)極對(duì)地交流電壓8 V。以上檢查說(shuō)明50521、50522刀閘二次回路無(wú)直流竄電現(xiàn)象、無(wú)交流竄入直流現(xiàn)象，直流系統(tǒng)的交流電壓為感應(yīng)電壓。

（6）檢查50521、50522刀閘跳閘相關(guān)圖紙與實(shí)際接線相符，沒(méi)有接錯(cuò)線現(xiàn)象。

（7）5052開(kāi)關(guān)在分閘狀態(tài)，在5052間隔就地控制柜內(nèi)分別短接50521、50522刀閘三相常開(kāi)接點(diǎn)，模擬刀閘在合閘位置。反復(fù)送50521、50522刀閘控制電源開(kāi)關(guān)F2、動(dòng)力電源開(kāi)關(guān)F2M，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)繼電器有異常動(dòng)作現(xiàn)象。

（8）5052開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)，在5052間隔就地控制柜內(nèi)分別短接50521、50522刀閘三相常開(kāi)接點(diǎn)，模擬刀閘在合閘位置。反復(fù)送50521、50522刀閘控制F2、動(dòng)力電源F2M，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)繼電器有異常動(dòng)作現(xiàn)象。

（9）模擬50521、50522刀閘在合閘位置，在控制回路電源F2空開(kāi)負(fù)極串一個(gè)空開(kāi)，先F2開(kāi)關(guān)，再送負(fù)極串聯(lián)開(kāi)關(guān)，反復(fù)模擬正、負(fù)極不同步送電，沒(méi)發(fā)現(xiàn)繼電器誤動(dòng)。

（10）5052開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)，分別檢查50521、50522刀閘聯(lián)鎖板上與5052開(kāi)關(guān)相關(guān)的聯(lián)鎖條件不滿足（聯(lián)鎖板V1接線端對(duì)地?zé)o電壓）。5052開(kāi)關(guān)在分閘狀態(tài)，分別檢查50521、50522刀閘聯(lián)鎖板上與5052開(kāi)關(guān)相關(guān)的聯(lián)鎖條件滿足（聯(lián)鎖板V1接線端對(duì)地電壓-111 V）。以上檢查說(shuō)明聯(lián)鎖板相關(guān)功能正確。

4? ? 事故原因分析

（1）經(jīng)過(guò)詳細(xì)排查，排除了控制回路中交、直流竄電的可能性，檢查二次回路各支路絕緣正常，檢查閉鎖邏輯板功能正常，核對(duì)圖紙接線正確，模擬運(yùn)行情況反復(fù)投退50521、50522刀閘的電動(dòng)機(jī)220 V直流動(dòng)力電源也未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，至此，仍未能找到50522、50521刀閘同時(shí)分閘的確切原因。在排查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)50521、50522刀閘分、合閘控制回路存在設(shè)計(jì)原理上的缺陷：50521、50522刀閘分、合閘回路均設(shè)計(jì)了自保持電路，且不受50521、50522刀閘的動(dòng)力電源開(kāi)關(guān)F2M的控制。若刀閘在合閘狀態(tài)，控制電源F2合上，動(dòng)力電源F2M拉開(kāi)的情況下，某種干擾信號(hào)導(dǎo)致刀閘分閘回路動(dòng)作后，該分閘信號(hào)回路將一直自保持，只要刀閘在合閘位置就不會(huì)消失，而當(dāng)再次送上動(dòng)力電源F2M時(shí)刀閘將自動(dòng)分閘。

（2）綜合上述分析，隔離刀閘的操作控制回路在設(shè)計(jì)原理上存在的缺陷極可能是導(dǎo)致50521、50522刀閘在合上其操作電動(dòng)機(jī)的220 V直流電源動(dòng)力回路時(shí)出現(xiàn)異常分閘的原因。

5? ? 針對(duì)此次事故提出的反措

（1）針對(duì)相關(guān)的隔離刀閘分、合閘控制回路中的自保持回路存在的設(shè)計(jì)缺陷，要求設(shè)備廠家ABB公司提出解決方案，消除事故隱患。

（2）500 kV GIS設(shè)備停、送電操作時(shí)，必須在斷路器處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，才允許送上斷路器兩側(cè)隔離刀閘操作電動(dòng)機(jī)的220 V直流動(dòng)力電源。

（3）檢查其他電壓等級(jí)系統(tǒng)隔離刀閘分、合閘控制回路中的自保持回路，分析是否存在缺陷，提出解決方案，消除事故隱患。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析事故原因，找出隔離刀閘分、合閘控制回路中存在的設(shè)計(jì)缺陷，提出相應(yīng)反措和注意事項(xiàng)，具有一定的借鑒意義。

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收稿日期：2020-05-21

作者簡(jiǎn)介：嵇振鵬（1993—），男，廣東韶關(guān)人，助理工程師，研究方向：電力運(yùn)行。