山美水電站4#機組投運后跳閘原因分析

王連飛

(泉州山美水庫綜合開發(fā)有限公司，福建 泉州 362000)

0 緒 論

山美生態(tài)電站位于壩后左岸下游約50m處，通過壓力鋼管從泄水錐閥前引水發(fā)電。生態(tài)電站裝有一臺臥式水輪發(fā)電機組，裝機容量3000kW，額定流量7.45m3/s，年設計發(fā)電量673萬kWh，是福建省首臺生態(tài)發(fā)電機組。

1 山美生態(tài)電站接入運行方式介紹

生態(tài)機組出口開關901接于山美10kVI段母線并列運行，屬于泉州市地調管轄范圍設備。山美生態(tài)電站多次保護動作跳閘介紹分析：

2 5月6日、10日山美4號機差動保護動作原因情況說明

2.1 5月6日故障時保護裝置及現(xiàn)場開關的動作情況分析

5月6日，雷雨天氣，下午4點20分，4#比率差動保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，機組事故停機。經查，從上位機的故障波形圖可以看出，出口側CT的A相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、c1)，B相電流波形稍微異常(波形圖中的b1)，而中性點CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形正常。從4#機差動保護裝置動作報告數據得知，A相差流動作值是2.96A,B相差流只有0.03A，C相差流動作值是3.65A，A相差流值和C相差流值均大于差動保護差流整定值1.03A，滿足動作條件，保護動作。

5月6日下午4點20分前后，110kV山春線、山井線距離保護電流突變量啟動、零序電流保護突變量啟動。 根據以上資料，我們當初分析4#機差動保護動作原因系電站及周邊區(qū)域雷雨天氣，110kV線路遭受雷擊，雷電波通過線路傳到#1主變耦合至10kV母線，雷電波諧波分量較大，引起4#機出口CT的A、C相電流波形畸變，使得出口側和中性點電流互感器產生差流，其數值已大于保護動作整定值，比率差動保護動作。5月6日晚間，向地調申請對4#機保護動作原因排查，4#機轉臨檢。組織檢修人員對4#機絕緣電阻及吸收比測量、定子繞組的泄漏電流和直流耐壓試驗，試驗數據均正常。而后向地調申請4#機開機轉運行。

2.2 5月10日故障時保護裝置及現(xiàn)場開關的動作情況分析

5月10日，雷雨天氣，中午1點25分，4號機比率差動保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，機組事故停機。經查，從上位機的故障波形圖可以看出，出口側CT的A相、B相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、b1、c1)，而中性點CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形也正常。從4號機差動保護裝置動作報告數據得知，A相差流動作值是2.88A,B相差流動作值1.03A，C相差流動作值是4.01A，A、B、C三相的差流值均大于差動保護差流整定值1.03A，滿足動作條件，保護動作。

從4#機故障波形圖可以看出，母線PT三相電壓波形完好，未出現(xiàn)短路現(xiàn)象；4#機中性點CT的差動保護電流Ia2、Ib2、Ic2電流波形也沒有較大變形；但4#機出口側CT的差動保護電流Ia1、Ib1、Ic1電流波形有較大畸變。而5月10日中午1點25分前后，110kV山春線線路距離保護電流突變量啟動、零序電流保護突變量啟動。4#機連續(xù)兩次因外部雷擊影響后差動保護動作，且電流波形嚴重畸變，發(fā)電機出口與中性點差流4.013A遠大于當時發(fā)電狀態(tài)的額定電流3.43A，很有可能是電流互感器鐵芯飽和，但對于保護級10P10電流互器來說，在此電流數值下不應該出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，很有可能是差動保護電流互感器二次繞組接線接錯位置(出口側CT型號：LZZBJ9-10A2 20VA 300/5 1S1-1S2 0.5 2S1-2S2 10P10)。

本次4#機差動保護動作后，電站組織對差動保護范圍內的一、二次設備進行全面檢查；經查，4#機差動保護回路二次接線引自出口側CT的1s11s2，而此繞組是用于測量0.5級的，用于測量的電流互感器鐵芯在電流>1.2Ie時，鐵芯將接近飽和狀態(tài)；而保護級電流互感器10P10則在10倍的額定電流下誤差不超過10%，鐵芯未飽和，電流波形也不會畸變，重新對互感器伏安特性測試，錄得伏安特性如圖1所示。

圖1 伏安特性曲線圖

綜上所述，山美電站4#機因雷電波影響導致差動保護動作，根本原因是差動保護回路二次端子接線出錯，將本應引自出口側CT用于保護級10P10繞組的2S1-2S2端子，錯誤的引自出口側CT用于測量0.5級繞組的1S1-1S2端子。此處二次端子接線出錯，安裝、調試、建設各方，投運時未能認真核對，沒有發(fā)現(xiàn)。

2.3 檢查情況和整改措施

1)對差動保護范圍內所有電氣設備進行檢測、試驗，未發(fā)現(xiàn)異常。

2)已全面檢查二次設備的接線情況，將4#機差動保護回路電流引接至保護級(10P10)繞組，并核對接線情況，開機帶負荷時做向量圖。

3)為防止因雷電波影響造成差動保護再次誤動，將4#機差動保護動作值調整為0.5Ie=1.72A(原定值0.3Ie=1.03A)[1]。

3 5月17日山美四號機負序過負荷保護動作原因情況說明

3.1 保護裝置及現(xiàn)場開關的動作情況分析

2020年5月17日18:03，4#機負序過負荷保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，4#機事故停機。經查，4#機主保護裝置(EDCS-8130B0)的負序過負荷保護動作，負序電流動作值I22=1.44A，該電流大于主保護裝置(EDCS-8130B0)的過負序過負荷整定值Id2=1.37A，滿足動作條件，保護動作。

查看4#機保護定值單，4#機保護分主保護(EDCS-8130B0)和后備保護(EDCS-8130B1)兩部分，主保護和后備保護中均含有負序過負荷保護：(1)主保護配備的負序過負荷用于報警，Id1負序電流Ifx1整定值0.5A、時限Td1為2s，報警；沒提供用于跳閘的第二組整定Id2的負序電流Ifx2及時限Td2的整定值，即用于跳閘的不應投入。(2)后備保護配備的負序過負荷用于跳閘，負序電流整定值3.6A、時限6S，保護動作后跳904開關、跳MK、停機[2]。

而現(xiàn)場調取4#機保護裝置窗口菜單，發(fā)現(xiàn)4#機主保護上的負序過負荷保護有兩個定值：①負序過負荷Id1 Ifx1= 0.5A 時限Td1=2S 對應的控制字DS1投入；②負序過負荷Id2 Ifx2 =1.37A 時限Td2=0.5S 對應的控制字DS2也投入了(這組整定值有誤，該組保護的控制字也誤投了)。5月17日傍晚，雷雨天氣，外部電力線路遭受雷擊時，由于僅4#機并網運行，雷電波耦合至發(fā)電機形成回路，發(fā)電機微機保護對電流二次采樣時，通過微機保護裝置內部計算得出較大的負序分量電流，當負序電流值大于整定值時，導致發(fā)電機負序過負荷保護動作。

這次就是主保護上的負序過負荷保護的第二組定值Id2 負序過負荷Ifx2 保護動作，進而跳904開關、跳MK、停機。查看微機保護顯示如：EDCS-8130B微機主保護屏顯示：負序過負荷DS2；EDCS-8130B微機后備保護屏顯示：負序過負荷DS2。

3.2 整改措施

1)主保護裝置上的負序過負荷保護動作于報警：Id1負序電流Ifx1整定值0.5A、時限Td1為2s,控制字DS1投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

2)主保護裝置上的負序過負荷保護動作于跳閘的：負序過負荷Id2 Ifx2 整定值1.37A調整為3.6A， 將Td2 時限0.5s調整為6S，動作于跳閘的控制字DS2已退出，控制字最后一位“0”為“退出”。

3)后備保護裝置上的負序過負荷保護動作于跳閘的控制字DS2已投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

4 總結建議

1)加強作業(yè)人員的現(xiàn)場監(jiān)督，嚴格按照規(guī)范作業(yè)，提高作業(yè)人員的業(yè)務素質，增強作業(yè)人員的責任心。

2)加強現(xiàn)場作業(yè)人員的技術規(guī)范和安全監(jiān)督，安排好合理的工作人員，管控好每一步作業(yè)流程，每個環(huán)節(jié)至少2人確認簽字，保證正確，方可進入下一步環(huán)節(jié)，提高作業(yè)驗收質量，對每項工序形成全面的設備驗收表格，每項驗收，嚴格執(zhí)行要求，全面做好每項作業(yè)的三級驗收。

3)完善設備標識，加強設備管理，元器件、壓板、端子排、熔斷器和交流直流空氣開關保護裝置、二次回路及相關的屏柜、箱體、接線盒應設置正確恰當的標識，方便辨別和運行維護。標識打印，字跡應清晰、工整，且不易脫色[3]。

4)強化《繼電保護安全措施票》在現(xiàn)場作業(yè)中的作用，按要求在工作。

中使用《繼電保護安全措施票》設備試驗要做好記錄，保護定值的整定值要在正常運行限值和安全系統(tǒng)觸發(fā)整定值之間留有裕量,保護定值要多次試驗核驗并簽字確認。