一起220kV母联开关跳闸事件分析

 

摘   要：

ABSTRACT

结合一起发电机逆功率保护导致220 kV母联开关误跳闸的事件，阐明了发电机逆功率保护的原理，指出了开关误跳闸的直接原因，并对暴露出的问题提出了相应的防范措施。

关键词：

KEY WORDS

发电机逆功率；保护整定；220 kV母联开关；跳闸

中图分类号：

TM621.3

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0  引言

某电厂2号发电机组有功功率为200 MW，机端额定电压为15.75 kV，发变组保护双重化配置发电机采用北京四方继保自动化股份有限公司的CSC-306D微机型发变组保护装置，变压器保护用北京四方继保自动化股份有限公司的CSC3-16M变压器保护，配置单套CSC336变压器非电量保护。发电机逆功率保护是作为汽轮机突然停机，发电机变为电动机运行，为防止汽轮机叶片过热而导致叶片损坏的保护。逆功率保护A、B柜采样CT均取自发电机端独立的两组电流互感器，采样PT取自发电机端独立的两组电压互感器，如图1所示。

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1  配电系统可靠性评估指标

2014年1月9日，某电厂2号机大修后做汽机超速试验。1号机组带145 MW负荷，2号机做大修后汽机超速试验负荷降至3 MW，1号机组、1号启备变、甲线挂220 kV 1M母线，乙线、2号机组、2号启备变挂220 kV 2M母线，双母线并列运行，如图2所示。

2014-01-09T19：24，在汽轮机调节汽门过程中，DCS光字牌显示“1）2号发电机逆功率保护动作；2）2号机发变组保护B套装置报警；3）220 kV母联2012开关跳闸”。机组运行人员现场检查2号发电机保护B屏CSC-306D“逆功率保护”动作出口，动作时间182 s（A屏逆功率保护启动未出口），2号主变高压侧2202开关、220 kV母联2012开关、灭磁开关跳闸，主汽门关闭。  

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2  原因分析

2.1

逆功率保护原理及定值

本装置逆功率保护设有1段2时限，短延时发信，长延时跳闸[1]，逻辑图如图3所示。

根据逆功率保护长延时动作的原理，只要投入逆功率保护，机组逆功率到达整定值（1%额定有功即二次值5.82 W，一次值2 MW）且无机组PT断线的情况下，逆功率保护延时5 s发信，延时180 s动作出口。

保护还配置有程跳逆功率保护，保护动作的条件有主汽门关闭，逆功率保护投入，机组逆功率到达整定值（1%额定有功即二次值5.82 W，一次值2 MW）且无机组PT断线的情况下，逆功率保护延时1.5 s动作出口。

2.2

动作情况分析及排查过程

2.2.1  逆功率保护动作情况

2014-01-09T19：24：19，运行人员执行2号机组汽机超速试验相关工作。在汽轮机调节汽门过程中，2号发电机保护B屏CSC-306D（A屏逆功率保护启动未出口）“逆功率保护”动作出口（182 s动作），2号主变高压侧2202开关、220 kV母联2012开关、灭磁开关跳闸，主汽门关闭。

220 kV母联2012开关跳闸后现场检查发现，220 kV母线保护无报警及动作报告，2号发变组保护B屏“后备保护动作”灯亮，DCS发“1）2号发电机逆功率保护动作；2）2号机发变组保护B套装置报警；3）220 kV母联2012开关跳闸”信号。发变组保护B屏的动作报文显示发电机逆功率保护启动后182 s动作跳闸，发电机逆功率P=16.75，满足动作条件，保护动作出口。

2.2.2  故障排查过程

2号机A屏19：24：30.897逆功率6.031 W动作发信，B屏19：24：26.855逆功率6.5 W动作发信。因A、B屏的采样精度偏差，B屏逆功率保护发信比A屏逆功率保护发信先动作4 s左右，因此B屏先达到逆功率长延时动作出口时间，B屏保护出口跳闸，而A屏未出口跳闸。本次试验未关闭主汽门，因此程跳逆功率未启动出口。

检查发变组保护A、B屏定值及装置参数，发现逆功率跳闸矩阵为C1CF：跳断路器1、跳断路器2、跳A分支开关、跳B分支开关、启动快切、跳灭磁开关、关主汽门、跳备用跳闸3、跳备用跳闸4（其中断路器1为#2主变高压侧开关2202，断路器2为母联开关2012，备用跳闸3为自动励磁调节器输出开关，备用跳闸4为手动励磁调节器输出开关）。

由跳闸矩阵可看出逆功率跳闸矩阵误整定，误将跳断路器2（实际为母联开关）整定进了跳闸矩阵中。逆功率跳闸矩阵误整定是造成母联开关跳闸的直接原因。按整定方案，仅需将过流保护1时限整定（跳断路器2）跳母联开关。相关装置整定如图4所示。

2.2.3  误跳母联开关根本原因分析

2013年中旬，中调转发了电网总调《电厂安全稳定防线优化方案讨论会议纪要》，并要求我厂在具体时间内完成对机组失步保护定值优化调整工作，具体原则如下：1）机组失步保护整定范围延伸至电厂送出线路对侧变电站，即延伸至220 kV对侧变电站；2）为分散动作风险，机组滑极次数定值分两轮整定。即不重要机组定义为第一轮跳闸对象，重要机组为第二轮跳闸对象，后者滑极次数需比前者大[2]。由于我厂无装设失步解列装置，两台机组发变组保护亦无配置失步保护（机组为200 MW发电机，可不配置发电机失步保护），按中调通知要求需进行机组失步保护定值整定并投入。

原该厂发电机CSC-306D保护失步保护被配置为隐藏（失步保护功能未投入）。为投入失步保护功能，电厂继保人员结合2016年度2号机组检修期间配合北京四方继保自动化股份有限公司厂家开放发电机CSC-306D失步保护功能，并对该装置做了相应的保护装置补充检验。其间发现，2号发变组保护A、B屏跳闸出口均同时跳#2主变高压侧开关2202两组跳闸线圈，不符合电网反措双重化配置的保护跳闸回路应相互独立，动作于断路器的不同跳闸线圈要求[3]。为此，电厂继保人员解除了A屏跳第二组跳闸线圈电缆，B屏跳第一组跳闸线圈电缆。

同时，厂家及电厂继保人员在核实跳闸矩阵时，误认为跳断路器2是跳2号主变高压侧开关2202第二组跳闸线圈（保护装置出口方式表达不直接，没有以实际跳闸开关命名，实际为跳母联），而跳断路器2均为配置在保护出口跳闸矩阵中。

电厂继保人员和厂家未经详细核实评估，将跳闸矩阵进行了修改，将跳断路器2（跳母联开关）整定进所有保护元件的跳闸矩阵中。同时，在出口传动过程中，因220 kV母联开关在运行状态，发变组保护跳220 kV母联压板退出，未对其出口回路进行传动，出口传动未发现跳闸矩阵误整定。上述情况为本次2号机组汽机超速试验误跳母联事件埋下隐患。

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3  暴露的问题及防范措施

3.1

安全交底不到位

继电保护人员对厂家人员安全交底不够，双方对回路定值修改风险预计不足，想当然地都认为对方熟悉设备，未严格互相督促提醒。

防范措施：加强设备现场作业管理，作业过程风险控制措施不能流于形式，应做好作业安全技术交底。

3.2

定值管理流程落实不到位

在定值的管理上存在问题，继电保护人员发现保护跳闸出口同时跳#2主变高压侧开关的两组跳闸线圈，更改二次回路后麻痹大意，未通过专业审核即时修改定值。

防范措施：加强继电保护定值的管理工作，保护装置功能更新、二次回路改造，应按照继电保护管理规定、继电保护反事故措施要求彻底核查，完善电厂定值的修改审批管理工作。

3.3

班组人员技能培训不到位

继电保护人员违反规定，未对发现的问题彻底分析，未对回路彻底校核。

防范措施：加强对继保人员的培训，特别是涉网安全设备相关管理规定的培训，使相关人员熟悉涉网安全设备管理、继电保护管理规定，熟悉现场继电保护配置原理，了解动作过程及后果。

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4  结语

近些年，大批新机组相继建成投产，这对电网的安全稳定运行起到了积极作用。与此同时，近年电厂继电保护频繁不正确动作的趋势逐步提升，表现在继电保护人员对新设备的认识不足，检修调试经验欠缺，运行维护水平亟待加强。电网为防止误碰、误整定、误接线（简称“防三误”）继电保护事故事件，根据预防为主的原则，电网调度机构继保部门每年均下发相关继电保护“防三误”的核查标准，要求杜绝厂网继电保护异常跳闸事件事故。此次的220 kV母联开关跳闸，发变组逆功率保护出口跳闸矩阵误整定事件，正属于“防三误”中误整定的范畴，所暴露的问题值得同行业思考学习，举一反三，为后续继电保护检修提供参考。