短引线差动保护误动跳机原因分析及预防措施

张太林

(四川广安发电有限责任公司,四川广安 638000)

0 引言

某发电厂500kV系统采用3/2接线方式,共有3个完整串,其中2条出线分别经第1串、第3串接入500kV电网,4台机组(#3、#4、#5、#6燃煤汽轮发电机组)分别接入第1串、第2串、第3串。

1 系统概况

该厂500kV系统正常运行时,4台机组全部运行,主变压器(以下简称主变)出口刀闸均合闸,500 kV9个开关(5011,5012,5013,5021,5022,5023,5031,5032,5033开关)均合闸,2条线路I,II全部运行,500kV系统环网运行。500kV断路器、线路、母差保护及安控装置按运行规程正常投运,短引线差动保护随主变出口刀闸的合闸而自动退出。短引线差动保护依靠对应机组主变出口刀闸的辅助接点来自动控制投、退。500kV系统接线图如图1所示。

如图1所示,500kV2条出线均没有设计隔离刀闸,500kVⅠ线5012,5013开关之间和500kVⅡ线5032,5033开关之间也没有设计短引线差动保护。4台机组主变至500kV系统都设计有隔离刀闸,与机组相连的2个开关之间均设计有短引线差动保护。当某机组停运时,断开其主变出口刀闸,使机组与500kV系统断开,与机组相连的2个开关之间的短引线依靠短引线差动保护来快速切除故障。此时,短引线差动保护随主变出口刀闸的断开而自动投运。

2 事故前500kV系统运行情况

下面分析短引线保护误动跳机事故前,该厂500kV系统运行情况。

(1)2008年10月起,电网负荷低,该厂#3、#4、#6机组停运,只运行了#5机组。

图1 500kV系统接线图

#4机组停运后,退出#4机组发电机变压器组(以下简称发变组)A,B保护屏出口压板,断开#4主变出口刀闸,再合上500kV5021,5022开关,保持500kV环网运行,5021和5022开关之间的短引线差动保护随#4主变出口刀闸的断开自动投入运行。

同样,#3、#6机组停运后,退出了#3、#6机组发变组A,B保护屏出口压板,断开了#3、#6主变出口刀闸,合上了500kV5011,5012,5031,5032开关,保持500kV环网运行,5011,5012开关之间和5031,5032开关的短引线差动保护随#3、#6主变出口刀闸的断开自动投入运行。

(2)该电厂利用只运行#5机组的有利时机,配合电网公司先后安排了500kV系统各开关、CT清扫预试及保护校验等检修工作。

2008年11月12日11时按四川省电力调度中心调令断开了500kV第1串5013、第2串5023、第2串5033开关,办理了“500kVII组母线、PT及避雷器清扫预试”检修工作票。此时,#3、#4、#6机组停运,其主变出口刀闸全部断开,与#3、#4、#6机组相连的5011和5012开关之间、5021和5022开关之间、5031和5032开关之间的短引线差动保护自动投运。运行的#5机组只能通过5022,5021及500 kVⅠ母及5011,5012,5031,5032开关向500kVI,II回线路送出负荷。此时,500kV5022和5021开关任一开关跳闸,都必将使#5机组无送出通道跳机;相比正常运行时,#5机组可以通过500kV5022和5023开关经2条母线送出负荷,可靠性大大下降。

(3)#4机组发变组保护电流采样情况。#4机主变差动保护1用的电流信号来自:500kV5021开关#14组CT和5022开关#21组CT,这2个电流信号先到发变组保护A屏;再串接至5021开关保护屏的短引线差动1,供短引线差动保护差流信号;最后串接至500kV安控装置。

#4机组主变差动保护2同保护1,冗余配置,用的电流信号来自:500kV5021开关#13组CT和5022开关#22组CT,先到发变组保护B屏,再串接至5021开关保护屏上的短引线差动2,最后串接至500kV安控装置。

3 短引线保护误动跳机的事故经过

2008年11月13日,该厂“500kVII母检修”工作仍在进行。2008-11-13T16:00电控员检查发现#4机发变组保护B屏发“主变差动CT断线”和“差流越限”2个信号异常报警,检查停运的#4机组已退出了#4发变组保护A,B屏出口跳500kV5021和5022开关压板,确认#4机组发变组保护不会误动跳开500kV5021和5022开关,汇报了当班值长并通知了电气维护人员检查处理这2个“异常报警”。

2008-11-13T17:23500kV5021和5022开关跳闸,#5机组跳闸。

随后,电气维护人员检查回话,#5机组跳闸的原因为500kV5021和5022开关之间的短引线差动保护误动。

2008-11-13T20:30电气维护人员将#4机组发变组保护B屏内短引线差动保护引接的5021开关#13组CT三相短接。

2008-11-13T20:43合上#4机组主变出口5021开关。

2008-11-13T21:09#5机组经5022开关与系统并网,带负荷正常。

4 短引线差动保护误动跳机的原因分析

电气维护人员接到运行电话通知后,于2008-11-13T16:25检查发现:#4机组发变组保护B屏5021开关#13组CTA相电流采样显示值为0,测量二次回路三相电流均为0.14A。由于保护用的电流采样回路全部密封在装置内部,且#5机组正在运行,500kV5021,5022开关在运行状态,电气维护人员担心检查中误动跳机,向运行人员交代,无法在机组运行中处理,暂监视运行。

2008-11-13T17:23500kV5021开关、5022开关跳闸,#5机组跳闸。

机组跳闸后,电气人员详细检查发现,引起500 kV5021开关短引线差动保护动作的原因为:#4机组发变组保护B屏CT采样板上的二次隔离变烧坏,形成了开路,且该电流回路与5021开关短引线差动保护为同一电流回路串接,最后造成了5021开关短引线差动保护差流采样值超过动作值,且不满足TA断线闭锁保护条件,而动作出口跳开了5021开关、5022开关。由于此时500kVⅡ母在检修,5023开关处于断开状态,5021开关和5022开关跳闸造成#5机组无送出通道跳机。

5 事故预防措施

5.1 加强预案管理

严格制订特殊异常运行方式下的安全技术保障措施并切实落实到位。500kVⅡ母检修,5023开关断开,#5机组只能通过5022和5021开关送出负荷,应制订防止5021和5022开关误跳的详细安全技术保障措施并实施。

5.2 加强检修管理

电气维护人员应加强各自责任区内的设备定期定点巡视检查,及早发现诸如端子排接线发热等缺陷,早发现、早处理,防患于未然。该次事故原因就是设备质量差,电气巡视维护不到位,没有及时发现发变组保护B屏CT采样板的二次隔离变压器副边过热。

合理安排检修,特别是外委检修的管理,要从外委单位资质、人员技术、人员数量等方面,严格控制检修质量,合理缩短检修工期。500kVⅡ母检修,2008年11月12日11时开工,11月14日21时工作结束,历时近2.5d,检修工期过长,留下了安全隐患。

5.3 加强运行管理

严格执行“两票三制”,规范缺陷管理,把各项规章制度落实到实处,形成闭环。运行必须认真做好危险点分析和生产逐级汇报工作,发现异常,值班员应将检查发现的问题、现象及时汇报值长,值长不能确定问题及其危害程度时,应请示相应专工和领导以获得技术支持,使更多的技术人员都想问题、找措施,从而解决问题,预防事故的演变和扩大。

5.4 加强维修培训

电气维护人员作为电气一次、二次设备的维护和日常检查人,其技能培训尤其重要。电气继保人员应比运行人员更清楚二次系统设备的接线、电压/电流采样及二次负荷的分配、保护配置情况,更应分析到所有可能误动的保护并要求运行及时退出相关保护,避免保护误动。此次电流异常检查处理过程中,电气人员只是判断了问题在发变组保护B柜的电流采样装置,没有分析到该电流也串接到了5021和5022开关短引线差动保护。

5.5 加强运行培训

运行人员是机组异常的第一发现者和事故处理者。运行人员对电气二次测量、保护配置情况等知识掌握不精,不熟悉继电保护的电压、电流采样及二次负荷的分配情况。此次事故暴露出运行人员没有掌握“5021开关CT的电流采样信号也串接至了5021,5022开关短引线保护”知识。因此,必须加强运行人员的技能培训。

5.6 加强生产技术管理

认真吸取事故教训,分析事故原因,举一反三,突出重点,对照国电发[2000]589号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》和有关规定制订专项整改措施,修订、完善运行规程(规程中没有短引线差动保护电流取样及其保护投停等具体规定),尽快消除设备缺陷,全面解决生产管理中存在的问题,杜绝同类事故再次发生。

6 结束语

电气人员必须高度重视短引线差动保护问题,不断完善规程和预案,认真学习掌握其二次接线及负荷分配,勤检查、早发现,果断处理异常,才能控制异常扩大为事故。

[1]余耀权,陈少华.500kV短引线保护误投入运行的分析和处理[J].电力自动化设备,2003,23(12):84-85.

[2]侯劲松.短引线保护中的问题探讨[J].安徽电力职工大学学报,2001,6(3):92-93.

[3]国家电力调度通讯中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].2版.北京:中国电力出版社,2002.