一起500kV斷路器機(jī)械故障引起主變燒毀事故中繼電保護(hù)動(dòng)作行為的分析及預(yù)防措施

武彥浩

摘 要：本文針對(duì)一起500kV斷路器由于機(jī)構(gòu)原因，引發(fā)機(jī)組非全相故障和發(fā)電機(jī)非同期合閘事件，在事件發(fā)生過(guò)程中由于有關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)功能上的欠缺，造成線路重合閘動(dòng)作，非同期過(guò)程中電流沖擊導(dǎo)致主變損壞事故，事故中，側(cè)重對(duì)保護(hù)動(dòng)作行為進(jìn)行了分析，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，從發(fā)變組保護(hù)角度分析研究了如果并網(wǎng)斷路器發(fā)生類似跳躍現(xiàn)象，能否在線路重合閘動(dòng)作之前，有效隔離故障，以及如何防止類似事故的再次發(fā)生提出預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：斷路器跳躍;并網(wǎng)斷路器;非全相保護(hù);保護(hù)配置

1.事件回顧

某電廠2號(hào)機(jī)組采用發(fā)變組單元出線，經(jīng)5002開(kāi)關(guān)送至對(duì)側(cè)3/2接線方式的500kV變電站5052、5053開(kāi)關(guān)，500kV線路保護(hù)采樣雙重化配置，配置為RCS-901A線路保護(hù)裝置、CSL101A線路保護(hù)裝置、斷路器配置RCS921保護(hù)裝置;發(fā)變組配置兩套美國(guó)GE公司G60、T60發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)裝置。

2018年10月19日19：35機(jī)組起勵(lì)正常，發(fā)電機(jī)出口電壓正常;19：38啟動(dòng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置并網(wǎng)，19：39：13.5002開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)出口動(dòng)作跳開(kāi)B、C相，19：40：29線路保護(hù)動(dòng)作、19：40：30發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作;就地檢查#2主變A相噴油，壓力釋放閥動(dòng)作，檢查B、C相無(wú)異常。

保護(hù)動(dòng)作檢查情況：2號(hào)機(jī)組兩套發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、兩套主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作、兩套發(fā)電機(jī)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作、兩套定子接地保護(hù)動(dòng)作;線路RCS901A零序加速動(dòng)作、5002開(kāi)關(guān)RCS921保護(hù)動(dòng)作、5002開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作、系統(tǒng)和發(fā)變組故障錄波器啟動(dòng)錄波。

一次設(shè)備檢查情況：事故發(fā)生后對(duì)主變A相高、低壓繞組進(jìn)行絕緣測(cè)試，對(duì)地絕緣均為零，取本體油樣、取瓦斯氣進(jìn)行色譜分析，乙炔等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，變壓器油目視呈黑色并有大量碳化雜質(zhì)。排油后打開(kāi)人孔，進(jìn)行內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)圍屏拉帶全部斷裂，箱底有許多炭化的紙屑，低壓側(cè)下鐵軛上有許多鐵珠，面對(duì)主變油箱右側(cè)壁外加強(qiáng)筋焊縫有兩處開(kāi)裂;對(duì)發(fā)電機(jī)抽轉(zhuǎn)子后定子、轉(zhuǎn)子檢查均正常。對(duì)5002開(kāi)關(guān)檢查發(fā)現(xiàn)A相操作機(jī)構(gòu)有問(wèn)題（合閘一級(jí)閥撞桿卡滯不動(dòng)作）。

2事故分析

2號(hào)機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中，當(dāng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置發(fā)出5002開(kāi)關(guān)合閘命令后，由于5002開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)故障，造成A相開(kāi)關(guān)發(fā)生合閘延遲，分后即合的跳躍故障是導(dǎo)致本次2號(hào)主變A相損壞的直接原因。事故過(guò)程如下：

2.1同期合閘：

10月19日19：39：11.6，#2機(jī)組利用自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置同期并網(wǎng)，合5002開(kāi)關(guān)，結(jié)果為A相未合上，B、C相合閘成功，19：39：13.6025，5002開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)正確動(dòng)作跳開(kāi)B、C相。

2.2 A相第一次合閘

19：40：29.3584，5002開(kāi)關(guān)A相延時(shí)合閘，在合閘后主變高壓側(cè)A相出現(xiàn)沖擊電流，高壓側(cè)A相電流最大峰值10425A（二次值4.17A），故障持續(xù)時(shí)間142ms，發(fā)電機(jī)機(jī)端A相電流最大峰值151525A（二次值30.305A），C相電流最大峰值148015A（二次值29.603A），故障持續(xù)時(shí)間142ms，19：40：29.4779線路RCS-901A線路保護(hù)裝置零序加速保護(hù)正確動(dòng)作、5002開(kāi)關(guān)A相19：40：29.4914跳開(kāi)，19：40：29.5284秒對(duì)側(cè)變電站5052、5053開(kāi)關(guān)A相跳開(kāi)，線路A相失電。

2.3 A相第二次合閘

19：40：29.9509 5002開(kāi)關(guān)A相第二次偷合閘，由于線路A相無(wú)電壓，發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)無(wú)故障電流，但線路產(chǎn)生過(guò)電壓，電壓峰值為771.35kV。約1.3s后即19：40：30.8142對(duì)側(cè)變電站5053開(kāi)關(guān)重合閘，主變高壓側(cè)A相出現(xiàn)沖擊電流，再一次對(duì)變壓器造成沖擊。

2.4 A相第三次合閘

19：40：31.5652，5002開(kāi)關(guān)A相第三次自動(dòng)合閘。由于對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)已跳閘，發(fā)電機(jī)已滅磁，所以本次合閘未對(duì)變壓器造沖擊。

3 繼電保護(hù)動(dòng)作分析

在電廠側(cè)5002 開(kāi)關(guān)A相兩次自行非同期合閘時(shí)，單相非同期并列產(chǎn)生線路零序電流。經(jīng)分析，因線路保護(hù)采用線路側(cè)TV，線路保護(hù)側(cè)感受反方向。

3.1 RCS-901A線路保護(hù)裝置動(dòng)作分析

第一次沖擊：電廠側(cè)5002 A相延時(shí)合閘，對(duì)側(cè)變電站5052/5053在合位;線路零序超過(guò)了線路保護(hù)零序后加速段定值，電廠側(cè)RCS-901零序后加速（不帶方向）保護(hù)動(dòng)作，三相跳閘，同時(shí)向?qū)?cè)發(fā)允許信號(hào)。RCS-901A線路保護(hù)裝置包含有縱聯(lián)變化量方向、縱聯(lián)零序方向、工頻變化量阻抗、三段接地和相間距離，以上保護(hù)方向指向線路（線路保護(hù)采用線路側(cè)TV，電廠線路保護(hù)側(cè)感受反方向），保護(hù)可靠不動(dòng)作。

第二次沖擊：電廠側(cè)5002 A相偷合在先，然后對(duì)側(cè)變電站5052受RSC-921控制，重合A相，電廠RCS-901保護(hù)零序加速動(dòng)作。電廠側(cè)判為三相重合，零序加速延時(shí)為100ms;對(duì)側(cè)變電站為單相重合，零序加速延時(shí)為60ms。

3.2 CSL-101A線路保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作分析

CSL101線路保護(hù)零序后加速經(jīng)方向閉鎖，保護(hù)感受反方向，保護(hù)可靠不動(dòng)作。

3.3 5002斷路器保護(hù)裝置動(dòng)作分析

開(kāi)關(guān)第一次A相合閘時(shí)，重合閘未充好電，當(dāng)收到保護(hù)動(dòng)作信號(hào)后，保護(hù)溝通三跳、A相跟跳、三相跟跳動(dòng)作出口。由于非全相保護(hù)用的是開(kāi)關(guān)本體的保護(hù)，本體非全相保護(hù)無(wú)電流判據(jù)閉鎖不啟動(dòng)失靈，所以失靈保護(hù)未動(dòng)作。

3.4 #2主變、發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作分析

5002開(kāi)關(guān)A相第一次合閘，在合閘后主變高壓側(cè)A相出現(xiàn)沖擊電流，發(fā)電機(jī)機(jī)端A相和C相電流變大，從主變壓器星角結(jié)構(gòu)和保護(hù)構(gòu)成來(lái)分析，該電流對(duì)于主變差動(dòng)和發(fā)變組差動(dòng)來(lái)說(shuō)是穿越性的，差動(dòng)電流基本為零，制動(dòng)電流最大，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。