斷路器拒跳失靈保護(hù)拒動(dòng)事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊犁 835400)

斷路器拒跳失靈保護(hù)拒動(dòng)事故分析

王 璐

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊犁 835400)

通過(guò)對(duì)某電廠的一起110 kV出線斷路器拒跳失靈保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致一組發(fā)變組單元停運(yùn)事故的分析，找出引起此次事故的主要原因，提出在類似事故發(fā)生時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)如何及時(shí)有效地采取措施將事故損失降至最低的建議，以及維護(hù)人員對(duì)斷路器維護(hù)保養(yǎng)、定期試驗(yàn)的建議。

斷路器；拒跳；保護(hù)；事故

0 引言

某電廠發(fā)生了一起因110 kV出線斷路器拒跳失靈保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致一組發(fā)變組單元停運(yùn)及110 kV單條出線無(wú)法向外送電的事故，下面本文就此展開(kāi)分析，查找原因，并提出相應(yīng)的防范措施。

1 事故過(guò)程

事故前某電廠1號(hào)、2號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，3號(hào)、4號(hào)機(jī)組停機(jī)熱備，全廠總有功66.35 MW，其中G1機(jī)組31.6 MW，G2機(jī)組34.78 MW；1#、2#、3#、4#主變運(yùn)行，220 kV母線Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，恰青Ⅰ線、恰青Ⅱ帶電運(yùn)行，恰青Ⅰ線有功25.64 MW、恰青Ⅱ有功25.21 MW；110 kV母線帶電運(yùn)行，恰河Ⅰ線、恰河Ⅱ線帶電運(yùn)行，恰河Ⅰ線有功8.6 MW；恰河Ⅱ線有功8.6 MW。由于當(dāng)日天氣惡劣，刮大風(fēng)下雨，在22:27:01，110 kV恰河Ⅰ線距電廠1 km處，線路避雷線落到A相導(dǎo)線上，造成線路A相短路接地，先是110 kV恰河Ⅰ線恰甫其海電廠側(cè)，線路主保護(hù)零序Ⅰ段動(dòng)作(A相接地，電流30.484 A)、接地距離Ⅰ段動(dòng)作(A相接地，1.12 km)高頻保護(hù)動(dòng)作，三跳出口，1269斷路器機(jī)構(gòu)動(dòng)作，但仍有短路電流存在，265 ms三跳失敗，保護(hù)發(fā)出永跳，但還有短路電流存在；接著1 060 ms 110 kV恰河Ⅰ線故障消失，線路恰甫其海電廠側(cè)三相電流、電壓恢復(fù)正常，2 200 ms 110 kV恰河Ⅰ線故障再次出現(xiàn)，距離后加速永跳保護(hù)動(dòng)作，線路主保護(hù)零序Ⅰ段動(dòng)作(A相接地，電流28.85 A)，2 474 ms零序三跳失敗，零序永跳出口，1269斷路器仍未斷開(kāi)，短路電流存在。110 kV母差斷路器失靈保護(hù)未起動(dòng)，在110 kV恰河Ⅰ線斷路器失靈情況下未能跳母線各側(cè)斷路器，消除故障點(diǎn)；然后2 200 ms 4號(hào)主變110 kV零序無(wú)方向電流保護(hù)起動(dòng)，延時(shí)1.9 s動(dòng)作，跳主變各側(cè)斷路器，4號(hào)主變220 kV、110 kV、廠高變斷路器跳閘，在4號(hào)主變110 kV零序無(wú)方向電流保護(hù)延時(shí)1.9 s跳閘時(shí)，2號(hào)主變110 kV間隙零序電流電壓保護(hù)起動(dòng)，延時(shí)0.3 s動(dòng)作，跳主變各側(cè)斷路器，2號(hào)主變220 kV、110 kV、13.8 kV、廠高變斷路器跳閘，2號(hào)發(fā)電機(jī)到空轉(zhuǎn)狀態(tài)。至此110 kV母線失電，110 kV恰河Ⅰ線線路故障被切除。

2 事故后果

110 kV恰河Ⅰ線斷路器A相斷口因故障主觸頭已短接，不能分?jǐn)嚯娏?；線路保護(hù)動(dòng)作后，因故障點(diǎn)未切除，斷路器失靈保護(hù)拒動(dòng)，造成保護(hù)越級(jí)跳閘，經(jīng)檢查110 kV母線保護(hù)裝置存在缺陷；在事故發(fā)生后用4號(hào)主變110 kV斷路器向110 kV母線充電恢復(fù)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視人員發(fā)現(xiàn)4號(hào)主變110 kV電纜A相電纜頭(母線側(cè))有火花熔渣現(xiàn)象，并在現(xiàn)場(chǎng)找到焊錫渣；由于發(fā)生短路故障，按照國(guó)家電網(wǎng)防止電力生產(chǎn)重大事故的18項(xiàng)重點(diǎn)要求，對(duì)于發(fā)生近距離短路故障受到?jīng)_擊的主變壓器需做相應(yīng)試驗(yàn)，檢查主變內(nèi)部繞組是否變形。以上種種由于110 kV出線斷路器拒跳失靈保護(hù)拒動(dòng)導(dǎo)致一組發(fā)變組單元停運(yùn)及110 kV單條出線無(wú)法向外送電。

3 事故原因分析

3.1 斷路器拒跳的原因分析

斷路器拒動(dòng)的可能原因一般有以下3種：(1) 直流系統(tǒng)有負(fù)極接地，但通過(guò)查看事故追憶清單，停機(jī)前無(wú)直流接地信號(hào)；(2) 斷路器跳閘線圈損壞，經(jīng)檢查斷路器跳閘線圈，正常停機(jī)流程作用的跳閘線圈正常；(3) 斷路器操作或者儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)存在問(wèn)題，首先斷路器1269分閘后，恰河Ⅰ線A相仍存在故障電流，經(jīng)分析初判A相斷路器存在故障，對(duì)斷口進(jìn)行耐壓試驗(yàn)以確定A相一次觸頭未完全斷開(kāi)。

將恰河Ⅰ線A相出線鋁芯鋼絞線拆除，拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)12691、斷路器1269、接地開(kāi)關(guān)12693D1、12693D2，合上隔離開(kāi)關(guān)12693、接地開(kāi)關(guān)12691D，對(duì)斷路器1269斷口進(jìn)行交流耐壓。當(dāng)電壓上升至8.7 kV時(shí)，試驗(yàn)變(100 kV/100 V)低壓側(cè)電流達(dá)到30 A，調(diào)壓器過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳閘。連續(xù)升壓3次，結(jié)果均相同。

從交流耐壓結(jié)果可判斷如下結(jié)論：(1) 斷路器1269斷口未完全斷開(kāi)，有接地現(xiàn)象；(2) 斷路器1269間隔接地電容太大，調(diào)壓器容量太小帶不動(dòng)。

其次對(duì)斷路器電阻進(jìn)行測(cè)量，將接地開(kāi)關(guān)12691D和12693D1的A、B、C三相接地銅排拆除，測(cè)量斷路器接觸電阻值。數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)

從接觸電阻值測(cè)量結(jié)果可得出如下判斷：(1) 恰河Ⅰ線斷路器1269 A相主觸頭在分閘狀態(tài)時(shí)未斷開(kāi)，仍處于合閘狀態(tài)，繼電保護(hù)和故障錄波的故障電流波形記錄是正確的。(2) 由于斷路器A相主觸頭在分閘狀態(tài)時(shí)未斷開(kāi)，因此交流耐壓時(shí)相當(dāng)于直接對(duì)地加試驗(yàn)電壓，因此試驗(yàn)變低壓側(cè)電流較大而使調(diào)壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。

后經(jīng)廠家代表現(xiàn)場(chǎng)解體檢查發(fā)現(xiàn)，此次事故的根本原因系斷路器跳閘機(jī)構(gòu)突然卡澀拉弧黏連引起。

3.2 斷路器失靈保護(hù)拒動(dòng)的原因分析

由于電廠是2條220 kV出線、2條110 kV出線而且負(fù)荷大部分由2條220 kV出線送出，110 kV保護(hù)未受重視，同時(shí)廠內(nèi)保護(hù)專責(zé)在設(shè)備安裝調(diào)試檢修時(shí)沒(méi)能跟上，因此由斷路器拒跳斷路器失靈保護(hù)拒動(dòng)將事故擴(kuò)大化，造成不必要的損失，現(xiàn)已檢查110 kV母線保護(hù)裝置存在缺陷，需要聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。

3.3 其他相關(guān)設(shè)備燒壞的原因分析

事故發(fā)生后，雖然保護(hù)動(dòng)作，但1269斷路器由于A相未完全斷開(kāi)，形成大量的短路電流導(dǎo)致A相電纜頭(母線側(cè))有火光熔渣出現(xiàn)。

4 暴露的問(wèn)題及防范措施

(1) 此次事故的最根本原因系斷路器跳閘機(jī)構(gòu)突然卡澀拉弧黏連引起，設(shè)備操作機(jī)構(gòu)故障固然是主要原因，但是我們同時(shí)也應(yīng)該意識(shí)到，當(dāng)班運(yùn)行人員如果能盡早判斷斷路器拒跳，并提前開(kāi)啟備用機(jī)組則可將此次事故的時(shí)間縮短，損失減少。可見(jiàn)在發(fā)生事故時(shí)，當(dāng)班生產(chǎn)人員平時(shí)的事故預(yù)想和事故處理能力對(duì)挽救和降低事故造成的損失是何等重要。

(2) 對(duì)開(kāi)關(guān)的定期維護(hù)保養(yǎng)方面。此開(kāi)關(guān)為高質(zhì)量的真空開(kāi)關(guān)，廠家出廠時(shí)提供的書(shū)面保證：正常跳合5 000次不需要保養(yǎng)和維護(hù)。但該電廠仍然通過(guò)預(yù)試、檢修的機(jī)會(huì)進(jìn)行了遠(yuǎn)方跳合閘、保護(hù)聯(lián)動(dòng)、現(xiàn)地本體空載跳合閘等各種試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其動(dòng)作正常。

(3) 事故應(yīng)急預(yù)案的制訂、演練。通過(guò)此次事故教訓(xùn)，電廠安監(jiān)部門(mén)制訂了斷路器拒跳應(yīng)急處理方案，并通過(guò)反事故演習(xí)來(lái)進(jìn)行演練，以達(dá)到提高生產(chǎn)人員事故處理能力的目的。

(4) 技術(shù)層面上改進(jìn)，預(yù)防類似事故發(fā)生，建議從保護(hù)層面上更加重視保護(hù)的配合，合理搭配保護(hù)配置。

[1]劉紅明.一起發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)拒跳導(dǎo)致勵(lì)磁事故的分析[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2007，30(5)

2014-11-03

王璐(1981—)，男，新疆人，工程師，研究方向：水電站動(dòng)力設(shè)備及運(yùn)行人員培訓(xùn)。