某海上風(fēng)電場線路保護(hù)跳閘事故分析及預(yù)防

李 琛，潘博聞，馬成久

(1.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

分析和查找線路保護(hù)裝置動作的原因, 保證線路保護(hù)裝置可靠運(yùn)行, 是線路保護(hù)現(xiàn)場工作者日益關(guān)心的問題。本文針對某海上風(fēng)電場海上升壓站在主變壓器(以下簡稱主變)倒送電期間發(fā)生線路保護(hù)跳閘的事故，詳細(xì)分析原因、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并提出了相應(yīng)的處理辦法和預(yù)防措施。

1 事故過程

某海上風(fēng)電場海上升壓站220 kV海纜采用雙重化設(shè)計(jì)，配置2套線路保護(hù)裝置。A套海纜線路保護(hù)裝置采用南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的PCS-931SA-G型線路保護(hù)；B套海纜線路保護(hù)裝置采用長園深瑞繼保自動化有限公司生產(chǎn)的PRS-753-A-G型線路保護(hù)。

2020年1月15日22時(shí)，某海上風(fēng)電場運(yùn)行人員接到調(diào)度指令后，開始對主變進(jìn)行沖擊。22：42：19，在對主變首次沖擊的過程中海纜線路開關(guān)跳閘，線路失電。

事故發(fā)生后現(xiàn)場人員立即檢查所有相關(guān)設(shè)備及保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)海纜線路保護(hù)B套裝置顯示保護(hù)動作C相跳閘、單跳失敗三跳、保護(hù)動作A、B、C三相跳閘，保護(hù)裝置具體顯示內(nèi)容如圖1所示。其他保護(hù)裝置均未見動作，一次設(shè)備未見異常。

圖1 B套裝置保護(hù)動作信息報(bào)告

現(xiàn)場調(diào)取線路保護(hù)裝置的動作波形(見圖2)與故障錄波裝置波形(見圖3)進(jìn)行對比分析[1]，發(fā)現(xiàn)跳閘前各相電流電壓波形均顯示正常。故障錄波裝置在保護(hù)動作時(shí)收到由保護(hù)裝置發(fā)出的A、B、C三相跳閘指令，并且三相跳閘指令同時(shí)返回。線路保護(hù)裝置在保護(hù)啟動1 ms后，裝置C相跳閘回采開入信號異常，C相持續(xù)有電流，157 ms滿足裝置單跳失敗三跳保護(hù)邏輯，158 ms保護(hù)動作A、B、C三相跳閘。由此得出此次跳閘事故可能由于海纜線路B套保護(hù)裝置誤動作引起。

圖2 線路保護(hù)裝置動作波形

圖3 故障錄波裝置動作波形

2 原因分析

現(xiàn)場人員聯(lián)系長園深瑞繼保自動化有限公司的技術(shù)人員，獲知該公司在2019年主動上報(bào)過一起 220 kV 及以上電壓等級部分型號常規(guī)線路保護(hù)裝置運(yùn)行缺陷的情況。此型號線路保護(hù)裝置的74LVTH16245驅(qū)動芯片在電源異常波動后，極端工況下引起出口回路驅(qū)動器保持異常電平，220 kV此型號線路保護(hù)裝置在重合閘功能退出時(shí)存在誤動風(fēng)險(xiǎn)[2]。

上述部分型號中包括某海上升壓站采用的PRS-753A-G型線路保護(hù)，而線路保護(hù)中的重合閘功能也依據(jù)調(diào)度繼保通知單設(shè)置為退出。

考慮某海上升壓站采購安裝工作主要集中于2019年，為防止現(xiàn)場使用的線路保護(hù)裝置因裝有問題驅(qū)動芯片而引起誤動，現(xiàn)場根據(jù)廠家提供的方式進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)某海上升壓站保護(hù)裝置使用的插件已經(jīng)是整改過后的插件(整改后插件型號膜后端有白色圓點(diǎn)如圖4所示)，不存在誤動風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 整改后的插件型號膜

在排除上述情況后，進(jìn)一步分析事故原因?yàn)榫€路保護(hù)裝置C相跳閘回采開入信號存在硬件故障?，F(xiàn)場將線路保護(hù)裝置對應(yīng)的回采開入信號插件拆下檢查，發(fā)現(xiàn)保護(hù)CPU插件的內(nèi)部插針存在異常彎曲情況，如圖5所示。

圖5 保護(hù)裝置插件插針彎曲情況

根據(jù)廠家提供的資料，第1排插針為啟動電源端子，其出現(xiàn)彎折并與第2排插針直接短接，被短接的端子為C相跳閘回采開入信號端子。

微機(jī)保護(hù)裝置的硬件自檢包括故障發(fā)現(xiàn)和故障定位。通常主要檢測的內(nèi)容包括CPU、存儲器、輸入輸出通道、開關(guān)機(jī)插件的接觸強(qiáng)開等[3]。PRS-753A-G裝置廠家技術(shù)使用說明書中提到自檢包含硬件與軟件2種方式，同時(shí)進(jìn)行，相互獨(dú)立，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裝置中重要部件有故障或工作狀況異常時(shí)，能及時(shí)輸出報(bào)警信號，并閉鎖相應(yīng)出口，硬件原理如圖6所示。裝置自檢信息中包括“保護(hù)CPU插件異?！毙畔ⅲ诓遽槒澢斐苫夭砷_入信號異常時(shí)，自檢功能未能做出報(bào)警與閉鎖出口。

圖6 保護(hù)裝置硬件原理

在對線路保護(hù)裝置內(nèi)部記錄與測控后臺記錄的分析中發(fā)現(xiàn)裝置在調(diào)試期間已出現(xiàn)過C相跳閘異常的報(bào)文信息，但作業(yè)人員未能及時(shí)關(guān)注到該異常情況并做出相應(yīng)處理。

線路保護(hù)裝置插件插針彎折的情況，是由于插拔碰撞并再次強(qiáng)行插入插件時(shí)因外力作用導(dǎo)致。

線路保護(hù)裝置的插件內(nèi)部插針出現(xiàn)異常彎曲短接情況后，導(dǎo)致裝置在啟動時(shí)持續(xù)有C相跳閘信號誤開入。當(dāng)對主變進(jìn)行沖擊時(shí)，線路保護(hù)裝置中出現(xiàn)電流，造成保護(hù)裝置誤動作，從而引發(fā)了此次跳閘事故。作業(yè)人員對保護(hù)裝置的檢驗(yàn)工作不夠細(xì)致是造成該起事故的主要原因之一。

3 處理方法與防范措施

3.1 處理方法

現(xiàn)場第一時(shí)間對問題線路保護(hù)裝置進(jìn)行更換，并根據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)程對更換后的裝置重新補(bǔ)充校驗(yàn)[4]。待裝置各項(xiàng)檢驗(yàn)均正確無誤后，依調(diào)度許可將裝置重新投入運(yùn)行。

3.2 防范措施

為保證線路保護(hù)裝置正確動作，對運(yùn)行中的線路保護(hù)裝置及其二次回路應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)和檢查。變電站作業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)對線路保護(hù)裝置及其二次回路監(jiān)視，定期巡視檢查，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，立即向調(diào)度和上級匯報(bào)[5-6]。

在線路保護(hù)裝置生產(chǎn)制造過程中，應(yīng)注重對缺陷的處理，提高裝置自檢的可靠性，防止特殊情況下出現(xiàn)線路保護(hù)拒動和誤動的問題[7]。

4 結(jié)語

當(dāng)工程采用單體調(diào)試與系統(tǒng)調(diào)試分別分包的模式時(shí)，為避免施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)“死區(qū)”。調(diào)試單位應(yīng)將精細(xì)化調(diào)試的工作理念貫穿于整個(gè)調(diào)試過程。系統(tǒng)調(diào)試更要貫徹“單體、系統(tǒng)調(diào)試不分家”的工作理念，切實(shí)跟蹤單體實(shí)行情況[8-10]。