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某中型水电站全停电事故原因分析
发布时间:2009/11/2  阅读次数:3202  字体大小: 【】 【】【
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[摘 要] 分析了某中型水电站因线路发生故障而继电保护拒动,造成系统解列和全站停电事故的原因,旨在告戒继电保护工作者,要从该站的事故中吸取教训,进一步搞好继电保护工作,确保电力系统的安全稳定运行。
[关键词] 发电机 变压器 线路 继电保护 
1 概 述
某中型水电站装机容量3×40MW,发电机额定电压13.8kV,1号机单独与1台SSPSO3-90000/220/110三相升压自耦变压器(简称1号变)连接,2、3号机扩大单元与1台SSPL3-90000/220三相双圈变压器(简称2号变)连接;主接线220 kV侧用3台220 kV少油断路器内桥加外跨条接线,在外跨条上加两组隔离开关;共计3条出线:1号出线与一地市级电网连接,一般情况下,该地市级电网有富裕电力 上网,有时也通过1号线将主网电力送向该地区;2号出线与省主网连接,该电站主要向主网送电;3号出线与电站所在地地方电网连接,地方电网通过升压自耦变压器中压侧上网。而该电站的220 kV开关站是连接这些电网的枢纽开关站,在系统中重要性极高。具体电气接线见图1。事故时,1号线路发生C、A两相短路,由于1号线路的两套微机线路保护均拒动,导致1、2号主变保护动作,引起220 kV开关站所有开关及机组开关跳闸,造成系统解列、全站停电的严重事故。
2 事故前运行方式及事故经过
2.1 事故前运行方式
1,2号出线通过内桥DL250开关联络运行;3号出线DL101开关运行中;该站1,3号机组运行中,分别带负荷20 MW、10 MW;2号机组停机备用;1号变中性点直接接地运行,2号变中性点经间隙接地运行;厂用10 kV两段分段运行;厂用400 V两段联络运行但由第二段供厂用负荷,第一段在检修中。
图1 电气主接线简图
2.2 事故经过
22:37,主控制室蜂鸣器响,值班员随即发现DL252、DL250、DL101、DL3、DLC1、DLC2开关跳闸。不到半分钟,1号机组DL1又跳闸,厂用10 kV、400 V中断。再过了约20 min,1号出线开关DL251又跳闸。至此,该电站所有开关跳闸。
2.3 事故中保护动作情况
22:37,1号线路两相故障,随即发生:
(1) 2号主变间隙保护动作,以0.5 s时限跳开DL250、DL252、DL3、DLC2开关;
(2) 1号主变110 kV侧零序方向过流保护动作,以1.0 s滑动时限跳开中压侧DL101开关后,保护返回;
(3) 上述开关跳开后,1号机组带1号主变及故障线路(线路保护拒动)引起1号机组加速,致使其励磁变过流保护动作,启动1号主变以1.0 s时限跳本机DL1开关;至此,所有电源与故障点隔离,故障点灭弧。厂用电也完全中断;
(4) 厂用电完全中断后,约20 min,跳开了1号主变DL251及厂用DL1开关。
3 事故原因分析
3.1 1号出线保护拒动
该线路保护为900系列微机保护装置,双套配置,分别于1995年和1998年投运。
(1) 事故前GSF-6A收发讯机电源箱手感较热但输出电压正常,认为是正常发热,无其他异常情况。但根据事故录波记录及对侧保护动作情况看,当1号线路发生故障时,该站的本条线路收发讯机未正常工作,因而不能正常收发讯。对侧收发讯机收不到该侧闭锁信号,高频保护正确动作跳开其开关;而本侧却因收发讯机电源问题,高频保护拒动;
(2) 事故后,对1号线路保护901A装置进行检查,发现采样板VFC采样异常,结果在事故时装置闭锁,不能出口;对902A装置进行检查,结果发现管理板MONI采样回路坏(无报警,不容易发现),事故时不启动,未开放正电源,因而不能跳闸。
从以上事实看,该条线路两套保护在事故时均处于异常状况,不能正确动作,致使1号线路开关DL251未跳闸,也未能启动失灵接线,造成故障无法快速切除,它是该电站全停电最直接的原因。
3.2 2号主变开关跳闸
从故障 录波资料情况看,事故时零序电压峰值达98 kV(一次值),零序电流峰值达7.7 A(二次值)。对1号主变进行检查,发现中性点A相导管顶部压紧螺丝松动(3只导管通过扁铁连接,再经引下扁铁入地),平垫已烧变形,可见,这就是产生上述零序电压的重要源头之一。很显然,2号主变间隙保护动作正确。但由于它的动作,使该变压器各侧开关跳闸(以0.5s时限)其结果造成该站与系统主网解列。
3.3 1号主变开关跳闸
根据该站1号主变保护配置,其110 kV侧零序方向过流保护本不该动作。但事故后对两侧方向元件检查,发现接线与调度要求的指向相反,因此,跳开1号主变110 kV侧DL101开关是误动。而220 kV侧零序方向过流保护则拒动,无法短时隔离故障点。可见,它是本次事故进一步发展的直接原因。
3.4 1号机组开关跳闸
从上述1,2,3不难发现,1号线路故障,它的保护装置拒动,无法快速切除线路开关和启动失灵保护接线,由于1号主变中性点松动,引起2号主变间隙保护动作,跳开了该主变各侧开关,而1号变中压侧也因保护误动脱离了地方小水电网。但故障初期1号发电机仍然向1号主变供电。这样,导致了发电机励磁变过流动作出口(该站发电机过流保护时限比励磁变过流时限长),跳开了1号机组开关。至此,最后一个电源点才切除,故障点才完全隔离,故障持续时间约10s。到最后,1号线路开关由变压器全停保护将其跳开。
3.5 厂用电中断
很显然,该站的所有电源点都因保护正确或不正确的动作切除,厂用电中断成为必然。
4 事故后缺陷处理情况
(1) 更换了GSF-6A收发讯机电源模块,运行至今工作正常;
(2) 厂家来人更换了901A装置VFC插件、902A装置MONI插件,运行至今工作正常;
(3) 对1号主变220,110 kV侧方向元件的接线进行了核对,按要求作了纠正并进行负荷试验;
(4) 更换1号主变中性点连接扁铁,连接方式作了改进,引下扁铁及接地体地下部分作了特殊处理;
(5) 线路故障由供电部门作了处理。
5 应吸取的教训
(1) 必须提高检修维护质量,加强安全意识变压器中性点设备虽然在正常运行时,电压不高、电流不大,但在系统发生故障时却可能酿成大祸,因此,不可忽视。
(2) 一、二次设备停电预试后,必须严格执行《继电保护及安全自动装置检验条例》,尤其不能忽视用一次电流及工作电压进行检验的项目。
(3) 必须加强设备巡回检查,及时发现设备异常,尤其对有异常的保护装置,必须及时采取措施,严禁投入系统。
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