山美水电站4#机组投运后跳闸原因分析

王连飞

(泉州山美水库综合开发有限公司，福建 泉州 362000)

0 绪 论

山美生态电站位于坝后左岸下游约50m处，通过压力钢管从泄水锥阀前引水发电。生态电站装有一台卧式水轮发电机组，装机容量3000kW，额定流量7.45m3/s，年设计发电量673万kWh，是福建省首台生态发电机组。

1 山美生态电站接入运行方式介绍

生态机组出口开关901接于山美10kVI段母线并列运行，属于泉州市地调管辖范围设备。山美生态电站多次保护动作跳闸介绍分析：

2 5月6日、10日山美4号机差动保护动作原因情况说明

2.1 5月6日故障时保护装置及现场开关的动作情况分析

5月6日，雷雨天气，下午4点20分，4#比率差动保护动作，904开关跳闸，灭磁开关跳闸，机组事故停机。经查，从上位机的故障波形图可以看出，出口侧CT的A相、C相电流波形畸形(波形图中的a1、c1)，B相电流波形稍微异常(波形图中的b1)，而中性点CT的A相、B相、C相电流波形正常。母线PT的三相电压波形正常。从4#机差动保护装置动作报告数据得知，A相差流动作值是2.96A,B相差流只有0.03A，C相差流动作值是3.65A，A相差流值和C相差流值均大于差动保护差流整定值1.03A，满足动作条件，保护动作。

5月6日下午4点20分前后，110kV山春线、山井线距离保护电流突变量启动、零序电流保护突变量启动。 根据以上资料，我们当初分析4#机差动保护动作原因系电站及周边区域雷雨天气，110kV线路遭受雷击，雷电波通过线路传到#1主变耦合至10kV母线，雷电波谐波分量较大，引起4#机出口CT的A、C相电流波形畸变，使得出口侧和中性点电流互感器产生差流，其数值已大于保护动作整定值，比率差动保护动作。5月6日晚间，向地调申请对4#机保护动作原因排查，4#机转临检。组织检修人员对4#机绝缘电阻及吸收比测量、定子绕组的泄漏电流和直流耐压试验，试验数据均正常。而后向地调申请4#机开机转运行。

2.2 5月10日故障时保护装置及现场开关的动作情况分析

5月10日，雷雨天气，中午1点25分，4号机比率差动保护动作，904开关跳闸，灭磁开关跳闸，机组事故停机。经查，从上位机的故障波形图可以看出，出口侧CT的A相、B相、C相电流波形畸形(波形图中的a1、b1、c1)，而中性点CT的A相、B相、C相电流波形正常。母线PT的三相电压波形也正常。从4号机差动保护装置动作报告数据得知，A相差流动作值是2.88A,B相差流动作值1.03A，C相差流动作值是4.01A，A、B、C三相的差流值均大于差动保护差流整定值1.03A，满足动作条件，保护动作。

从4#机故障波形图可以看出，母线PT三相电压波形完好，未出现短路现象；4#机中性点CT的差动保护电流Ia2、Ib2、Ic2电流波形也没有较大变形；但4#机出口侧CT的差动保护电流Ia1、Ib1、Ic1电流波形有较大畸变。而5月10日中午1点25分前后，110kV山春线线路距离保护电流突变量启动、零序电流保护突变量启动。4#机连续两次因外部雷击影响后差动保护动作，且电流波形严重畸变，发电机出口与中性点差流4.013A远大于当时发电状态的额定电流3.43A，很有可能是电流互感器铁芯饱和，但对于保护级10P10电流互器来说，在此电流数值下不应该出现饱和现象，很有可能是差动保护电流互感器二次绕组接线接错位置(出口侧CT型号：LZZBJ9-10A2 20VA 300/5 1S1-1S2 0.5 2S1-2S2 10P10)。

本次4#机差动保护动作后，电站组织对差动保护范围内的一、二次设备进行全面检查；经查，4#机差动保护回路二次接线引自出口侧CT的1s11s2，而此绕组是用于测量0.5级的，用于测量的电流互感器铁芯在电流>1.2Ie时，铁芯将接近饱和状态；而保护级电流互感器10P10则在10倍的额定电流下误差不超过10%，铁芯未饱和，电流波形也不会畸变，重新对互感器伏安特性测试，录得伏安特性如图1所示。

图1 伏安特性曲线图

综上所述，山美电站4#机因雷电波影响导致差动保护动作，根本原因是差动保护回路二次端子接线出错，将本应引自出口侧CT用于保护级10P10绕组的2S1-2S2端子，错误的引自出口侧CT用于测量0.5级绕组的1S1-1S2端子。此处二次端子接线出错，安装、调试、建设各方，投运时未能认真核对，没有发现。

2.3 检查情况和整改措施

1)对差动保护范围内所有电气设备进行检测、试验，未发现异常。

2)已全面检查二次设备的接线情况，将4#机差动保护回路电流引接至保护级(10P10)绕组，并核对接线情况，开机带负荷时做向量图。

3)为防止因雷电波影响造成差动保护再次误动，将4#机差动保护动作值调整为0.5Ie=1.72A(原定值0.3Ie=1.03A)[1]。

3 5月17日山美四号机负序过负荷保护动作原因情况说明

3.1 保护装置及现场开关的动作情况分析

2020年5月17日18:03，4#机负序过负荷保护动作，904开关跳闸，灭磁开关跳闸，4#机事故停机。经查，4#机主保护装置(EDCS-8130B0)的负序过负荷保护动作，负序电流动作值I22=1.44A，该电流大于主保护装置(EDCS-8130B0)的过负序过负荷整定值Id2=1.37A，满足动作条件，保护动作。

查看4#机保护定值单，4#机保护分主保护(EDCS-8130B0)和后备保护(EDCS-8130B1)两部分，主保护和后备保护中均含有负序过负荷保护：(1)主保护配备的负序过负荷用于报警，Id1负序电流Ifx1整定值0.5A、时限Td1为2s，报警；没提供用于跳闸的第二组整定Id2的负序电流Ifx2及时限Td2的整定值，即用于跳闸的不应投入。(2)后备保护配备的负序过负荷用于跳闸，负序电流整定值3.6A、时限6S，保护动作后跳904开关、跳MK、停机[2]。

而现场调取4#机保护装置窗口菜单，发现4#机主保护上的负序过负荷保护有两个定值：①负序过负荷Id1 Ifx1= 0.5A 时限Td1=2S 对应的控制字DS1投入；②负序过负荷Id2 Ifx2 =1.37A 时限Td2=0.5S 对应的控制字DS2也投入了(这组整定值有误，该组保护的控制字也误投了)。5月17日傍晚，雷雨天气，外部电力线路遭受雷击时，由于仅4#机并网运行，雷电波耦合至发电机形成回路，发电机微机保护对电流二次采样时，通过微机保护装置内部计算得出较大的负序分量电流，当负序电流值大于整定值时，导致发电机负序过负荷保护动作。

这次就是主保护上的负序过负荷保护的第二组定值Id2 负序过负荷Ifx2 保护动作，进而跳904开关、跳MK、停机。查看微机保护显示如：EDCS-8130B微机主保护屏显示：负序过负荷DS2；EDCS-8130B微机后备保护屏显示：负序过负荷DS2。

3.2 整改措施

1)主保护装置上的负序过负荷保护动作于报警：Id1负序电流Ifx1整定值0.5A、时限Td1为2s,控制字DS1投入，控制字最后一位“1”为“投入”。

2)主保护装置上的负序过负荷保护动作于跳闸的：负序过负荷Id2 Ifx2 整定值1.37A调整为3.6A， 将Td2 时限0.5s调整为6S，动作于跳闸的控制字DS2已退出，控制字最后一位“0”为“退出”。

3)后备保护装置上的负序过负荷保护动作于跳闸的控制字DS2已投入，控制字最后一位“1”为“投入”。

4 总结建议

1)加强作业人员的现场监督，严格按照规范作业，提高作业人员的业务素质，增强作业人员的责任心。

2)加强现场作业人员的技术规范和安全监督，安排好合理的工作人员，管控好每一步作业流程，每个环节至少2人确认签字，保证正确，方可进入下一步环节，提高作业验收质量，对每项工序形成全面的设备验收表格，每项验收，严格执行要求，全面做好每项作业的三级验收。

3)完善设备标识，加强设备管理，元器件、压板、端子排、熔断器和交流直流空气开关保护装置、二次回路及相关的屏柜、箱体、接线盒应设置正确恰当的标识，方便辨别和运行维护。标识打印，字迹应清晰、工整，且不易脱色[3]。

4)强化《继电保护安全措施票》在现场作业中的作用，按要求在工作。

中使用《继电保护安全措施票》设备试验要做好记录，保护定值的整定值要在正常运行限值和安全系统触发整定值之间留有裕量,保护定值要多次试验核验并签字确认。