(大唐保定热电厂 河北省保定市 071051)
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)继电保护专业重点实施要求中第6.7条规定:“所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55%~70%范围以内的中间继电器,并要求其动作功率不低于5W。”我厂于2007、2008年发生的两起具体实例直接体现本反措内容执行的必要性。
事例一
一、事故经过
1、事故前运行方式:220KV双母线为正常运行方式:母联201开关合位,10号发电机运行,主开关210合于2号母线上;11号发电机运行,主开关211合于1号母线上(其中11号发电机带负荷约170MW),两条出线开关221在1母线运行、222开关在2母线运行,221开关负荷约150MW,电流约400A。
220KV母线接线示意图
2、事故经过:
根据调度令,线路221开关需停运,运行人员从NCS中操作分开221开关,221开关分开同时,201开关误跳开,之后11号发电机发变组保护过励动作停机,停机过程正确。需查清201开关的误跳原因。
母联201开关保护装置(南自PSL631A)三相操作箱(FCX-12HP型)的II组TA、TB、TC跳闸指示灯亮,11号发变组保护A、B柜过励保护均动作出口,11号发变组故障录波器启动。
二、检查情况
1、查201开关保护柜内和保护外围接线,未发现问题。
A、操作箱停运、检查操作箱各插件无异常,现场正常。
B、检查保护装置无保护动作报告,保护出口正常。
C、保护至操作箱盘内接线正确。
201开关操作箱使用南自FCX-12HP型操作箱,保护跳闸集中在装置的端子4D153、4D154(I回路),4D159、4D160(II回路),(参见下图):
D、检查母联开关201保护屏处接线:
1)、10号发变组保护A柜主变零序跳母联开关I、II回路。
2)、10号发变组保护B柜主变零序跳母联开关I、II回路。
3)、11号发变组保护A柜主变零序跳母联开关I、II回路。
4)、11号发变组保护B柜主变零序跳母联开关I、II回路。
5)、I套母线保护(南瑞RCS915AB)跳母联开关I、II回路。
6)、II套母线保护(深圳南瑞BP2B)跳母联开关I、II回路。
上述接线正确,电缆对地及电缆间绝缘均大于100MΩ。
E、检查发变组及母差保护屏处跳母联开关的电缆接线正确。
1、将开关转备用,试验201开关操作箱正常,试验合跳201开关正确,模拟事故状态:201、221开关合后,分221开关,观察201开关状态无异常。
2、操作箱内220V操作回路的跳闸中间继电器(TJQ),额定动作功率约2W。
3、经过对卡件的相关继电器回路进行通电实验,其动作电压最低约为132V。
4、查11号发电机保护A/B柜均发出“主变过激磁保护动作”信号,保护动作报告主变过激磁I段保护动作出口解列灭磁。
发变组保护动作信息摘录:
2007-11-7 11:09:46:325 主汽门位置接点 0-1 注:主汽门关闭
2007-11-7 11:10:31:963 过励磁启动 0-1 注:过励磁保护动作(延时5s)
2007-11-7 11:10:36:975 断路器位置 0-1 注:过励磁动作跳开主开关
2007-11-7 11:10:37:513 过励磁启动 1-0 注:过励磁保护复归
6、检查发变组故障录波器录波情况和发变组保护动作相对应。
7、检查DCS系统历史纪录和上述情况对应
8、检查11号发变组的主变零序保护跳母联201开关的电缆较长,电缆沟途经变电站,电缆长度约250米。
三、进一步检查
1)事后在母联201开关保护屏端子排处进行发变组跳闸长电缆录波测量:正常220KV站内无开关分合操作情况下,相关8芯电缆均存在没有规律的干扰电压,在录波观察的约30分钟时间内平均每分钟都有幅值、脉宽不等的干扰电压出现,在录波观察期间干扰电压最高幅值约为17V,脉宽约为100ms。
2)录波检查其他电缆接线,未发现明显干扰波形。
3)在热南四线221线路恢复运行合221开关时,按同样方法对上述电缆回路进行录波观察(合闸后221线路电流约为300A)。在221合闸瞬间除去原有干扰电压外还在回路上产生约3.5V的干扰电压,且两跳闸回路同时产生。
四、原因分析
根据检查情况,分析本次事故的过程如下:
操作热南四线221开关分闸引起母联201开关误跳闸,其跳闸原因经过以上检查分析,推测为在操作221开关分闸时的电磁干扰,造成有长电缆的发变组主变零序保护跳201开关II回路感应干扰电压,该电压导致出口继电器TJQ(继电器动作电压约为132V,动作功率约为2W)动作,引起201开关误跳。
201开关跳闸后,造成在220KV 1母线运行的11号发电机组实际甩170MW负荷。由于11号机组主开关还在合位,调速系统经过调整不能稳定保持额定转速,致使主汽门关闭;主汽门关闭后,发电机失去原动力,转速迅速下降,引起发变组保护的过激磁保护动作解列灭磁并切换厂用。
本次事故起因在操作分开221开关时长距离电缆电压有干扰造成201开关跳闸,针对上述分析并对照反措要求“所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55%~70%范围以内的中间继电器,并要求其动作功率不低于5W。”,对201跳闸回路进行整改,并联了一个大功率继电器,使整体动作功率大于5W。
事例二
按照《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》要求:对经长电缆跳闸的回路,应采取防止长电缆分布电容影响和防止出口继电器误动的措施。
我厂主变、高厂变、启备变变压器的安装位置距离电子间较远,变压器的瓦斯保护、压力释放、冷却器故障等继电器的动作接点经长电缆至发变组保护非电量保护箱,经重动继电器转换后启动开关跳闸回路。
我厂发生过瓦斯保护误动。当时运行中的10号机组主变压器重瓦斯保护跳闸。当时天气良好,未下雨。当10号主变转检修后,现场检查:保护屏电气保护装置未启动;故障录波器电流波形在变压器跳闸前无突变,三相电流平衡,跳闸前电压正常,三相平衡;瓦斯继电器内部无气体,油色正常,无渗漏油,压力释放阀无喷油痕迹,变压器外壳正常。后将油样进行化验分析,化验结果正常。排除变压器内部故障。对瓦斯回路进行检查,绝缘无问题,保护装置未发现元件损坏和放电痕迹,对继电器进行检查校验,其动作值和返回系数都合格,跳闸出口继电器动作功率约为1W。对本体保护做整体传动试验,传动正常,说明二次回路没有问题。
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》第15.6.7条要求:外部开入直接启动,不经闭锁便可直接跳闸(如变压器和电抗器的非电量保护、不经就地判别的远方跳闸等),或虽经有限闭锁条件限制,但一旦跳闸影响较大(如失灵启动等)的重要回路,应在启动开入端采用动作电压在额定直流电源电压的55%~70%范围以内的中间继电器,并要求其动作功率不低于5W。故可判断本次故障是由于二次电缆敷设距离较远,抗干扰措施不完善,导致重瓦斯保护误动。重瓦斯保护误动后发电机与系统解列,影响非常大,反措的重点是通过改进继电保护二次回路,提高重瓦斯保护启动功率,增强保护的抗干扰能力。方案为在保护装置端口并联热稳定性能好的大功率重动继电器,以达到出口继电器功率要求。
结论及经验:
经过以上事故的针对性检查,得出以下结论:在某些情况下干扰电压可能会造成微机保护小动作功率的出口继电器误动,引起开关误跳闸,误跳闸的根本原因就在于出口继电器动作功率偏低,需动作电流很小,不能躲过复杂工况运行时干扰电压的不利影响。
这也是《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(试行)“继电保护专业重点实施要求中第6.7条”的具体反措规定在我厂的具体实例教训。