隔離刀閘輔助接點故障引發(fā)變電站全站失壓事故

吳家樂，于遠鵬，高翠峰

（1.雅礱江水電開發(fā)有限公司錦屏水力發(fā)電廠，四川西昌 615000；2.雅礱江水電開發(fā)有限公司二灘水力發(fā)電廠，四川攀枝花 617000）

水電站多建在深山峽谷中，建設(shè)難度大。然而，水電站周邊多均引接外來施工電源，作為保證廠用電安全可靠的備用電源，其在水電站廠用電系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，為全廠輔助設(shè)備的正常供電提供了又一道后備保護屏障，因此，施工變電站的安全可靠運行也不可或缺。作為全站集中控制和自動化控制來說，合理的配置重要電感元件、電容元件并提高其可靠性值得關(guān)注，通過采集全站電壓量、電流量來作為判斷設(shè)備狀態(tài)、自動裝置動作出口的依據(jù)。本文介紹了某220 kV施工變電站的全廠失壓事故，因其主接線系統(tǒng)PT接線發(fā)生了改變，使站內(nèi)自動化設(shè)備采集的電壓量以及動作后果發(fā)生改變，由此導致在操作過程中的操作步驟、監(jiān)視檢查的項目也發(fā)生變化；但是站內(nèi)值班人員未能及時有效的熟悉掌握。另外，站內(nèi)檢修維護人員未認真對設(shè)備安全可靠性進行細致檢查，使整個系統(tǒng)帶病運行，最終導致該起全站失壓[1-3]事故的發(fā)生。

1 變電站主接線改造

某220 kV變電站是水電站前期施工過程中建設(shè)而成，包括變比為220 kV/10 kV、容量為252 MW兩臺主變壓器，出線1、2兩回出線，201M、202M兩段220 kV母線，兩段母線間設(shè)計有母聯(lián)開關(guān)。正常情況下，兩母線均單母分段運行，在出現(xiàn)故障或倒換線路時會聯(lián)絡(luò)運行。改造前，201M、202M和出線1、2上均設(shè)計有PT，如圖1所示。因PT老化嚴重而使每年檢修維護費用增多，故需更換；另外，為節(jié)約成本，站長決定拆除兩段母線PT。故改造后，線路PT[4]兼作母線電壓量采集作用，如圖2所示。

2 全站失壓事故發(fā)生經(jīng)過

2.1 事故發(fā)生前

起初，該變電站的運行方式為：220 kV系統(tǒng)202開關(guān)合閘，2021、2022刀閘接通，出線2處于帶電運行狀態(tài)；2011、2012刀閘接通，201開關(guān)處于分閘熱備用狀態(tài)，出線1處于停運狀態(tài)；聯(lián)絡(luò)開關(guān)200處于合閘狀態(tài)；主變壓器[5-6]1B、2B正常帶電運行。另外，出線1的單相重合閘和三相重合閘功能均退出運行；出線2單相重合閘投入運行，三相重合閘退出運行。

圖1 改造前的主接線圖Fig.1 The main wiring diagram before the transformation

圖2 改造后的主接線圖Fig.2 The main wiring diagram after the transformation

2.2 事故發(fā)生經(jīng)過

某日，該處持續(xù)刮風降雨，出線2多次出現(xiàn)單相跳閘后重合成功動作事件，多次對其所供應(yīng)負荷造成停電影響，初步判斷為出線2單瞬接地引起的，因該變電站所接外部電網(wǎng)線路途經(jīng)高山，高大樹木較多，沿線樹木搖晃時可能碰到線路。雨停后，調(diào)度下令停運出線2進行檢查，利用出線1進行供電。調(diào)度下達綜合操作單：1）合上出線1開關(guān)201；2）檢查出線1充電正常后，聯(lián)系調(diào)度合上出線1對側(cè)開關(guān)；3）檢查出線1供電正常；4）拉開出線2開關(guān)202；5）聯(lián)系調(diào)度拉開出線2對側(cè)開關(guān)；6）檢查出線2停運正常；7）檢查出線2無壓后，投入出線2兩側(cè)地刀。當天負荷輕的夜間，該變電站運行值班人員在計算機監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱“CCS”）上進行線路倒換操作[7-8]，22:15，CCS操作合上出線1開關(guān)201，運行人員檢查201開關(guān)三相合閘正常后，即行操作2）、3）項，然后在CCS上操作拉開出線2開關(guān)202，此時，220 kV系統(tǒng)出線1相間距離Ⅲ段保護動作并出口跳閘（跳開201開關(guān)三相），最終造成該變電站全站失壓事故。

2.3 影響及恢復措施

該起全站失壓造成所有負荷全部停電，用戶失去照明而無法辦公；加熱系統(tǒng)、飲水系統(tǒng)失電造成生活上困難；施工單位停止工作；正在啟動運行的機械設(shè)備失電后，造成5人摔傷；因機械設(shè)備停運而延誤工程進度。值班人員立即匯報調(diào)度員，該220 kV變電站全站失壓，申請調(diào)度立即恢復出線2正常運行。經(jīng)同意后，停止出線2線路檢查工作，立即恢復出線2、整個變電站乃至所有負荷的正常供電。

3 事故原因

事故發(fā)生后，變電站保護班、電氣班、自動班成員立即趕赴現(xiàn)場對設(shè)備進行檢查分析?，F(xiàn)場檢查出線1開關(guān)201保護裝置采集電壓量、輸送信號通道和動作出口功能均正常，但是保護屏上“PT斷線”報警信號指示燈點亮，該重要信號只是接至后臺機房，而未接至上位機，造成運行值班人員未及時發(fā)現(xiàn)故障。打印出線1故障錄波圖，對其波形進行分析可知，當合上220 kV出線1開關(guān)201時，出線1線路電壓顯示正常，但是201M母線電壓顯示為零，潮流方向是由201M流向出線1，此時“PT斷線”報警信號指示燈點亮已經(jīng)點亮，而此時變電站由出線2通過開關(guān)202向全站負荷供電；當拉開220 kV出線2開關(guān)202時，全站潮流方向改變?yōu)橛沙鼍€1流向201M，此時220 kV出線1開關(guān)201保護裝置無法檢測到201M母線電壓信號，保護裝置啟動出口跳開201開關(guān)三相，全站失壓。

由此分析可知，兼作出線1和201M電壓測量功能的1PT，在其測量201M電壓量的控制回路上出現(xiàn)故障，檢查201M有壓控制回路，如圖3所示，201M有壓控制回路共由3部分并聯(lián)組成，即：

1）出線1有壓、線路PT刀閘、開關(guān)線路側(cè)2012刀閘、201開關(guān)、開關(guān)母線側(cè)2011刀閘常開位置輔助接點串聯(lián)回路。

2）202M有壓、聯(lián)絡(luò)開關(guān)靠201M刀閘2001刀閘、200聯(lián)絡(luò)開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)靠202M刀閘2002刀閘常開位置輔助接點串聯(lián)回路。

圖3 201 M有壓控制回路Fig.3 Control circuit of 201 Bus with a voltage

3）主變壓器1B有壓常開位置輔助接點[9]。

圖4 確認故障范圍圖3Fig.4 Graph 3 of the failure confirmation scope

通過對整個事故經(jīng)過進行分析、報警信號核對，來明確故障部位，縮小故障范圍。

①在倒換線路工作中，在操作有壓系統(tǒng)上發(fā)生故障，所以初步分析故障范圍可確定為1）、2）控制回路，如圖5所示。

圖5 確認故障范圍圖4Fig.5 Graph 4 of the failure confirmation scope

②在線路倒換時，因為檢測出線1有壓正常，故兼做出線1和201M電壓測量功能1PT無故障，所以初步分析故障范圍可縮小為1）的一部分、2）控制回路，如圖6所示。

圖6 確認故障范圍圖5Fig.6 Graph 5 of the failure confirmation scope

③在倒換線路工作中，未操作聯(lián)絡(luò)開關(guān)靠201M刀閘2001刀閘、200聯(lián)絡(luò)開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)靠202M刀閘2002刀閘；并且合上201開關(guān)送電操作過程中，未出現(xiàn)故障，所以初步分析故障范圍可縮小為1）的一部分，如圖5~6所示。

檢查201M有壓控制回路中開關(guān)線路側(cè)2012刀閘、201開關(guān)、開關(guān)母線側(cè)2011刀閘常開位置輔助接點后，發(fā)現(xiàn)開關(guān)母線側(cè)2011刀閘常開位置輔助接點在2011刀閘合閘后未接通，電壓切換重動并未啟動。經(jīng)過多年的運行，輔助開關(guān)老化嚴重，常出現(xiàn)“該動的不動、不該動的亂動”現(xiàn)象，勿動及接點不可靠，動作遲緩等現(xiàn)象，最終導致失壓事故。

另外，該變電站220 kV系統(tǒng)主接線系統(tǒng)改造之后，在220 kV系統(tǒng)開關(guān)/刀閘/地刀操作匯控柜電壓切換面板上重新加裝了“201M有壓運行”、“202M有壓運行”、“聯(lián)絡(luò)有壓運行”這3個指示燈，在合上出線1開關(guān)201后，“201M有壓運行”應(yīng)該點亮但卻未亮，運行值班人員未及時進行現(xiàn)場檢查，說明運行值班人員操作不準確，有遺漏步驟。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，檢修維護人員在設(shè)備改造之后未及時將系統(tǒng)運行狀態(tài)向運行人員交代清楚，導致事故發(fā)生。

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4 事故啟示

本次220 kV變電站系統(tǒng)全站失壓事故的發(fā)生，暴露出設(shè)備、技術(shù)、管理、培訓等諸多方面的問題。任一起事故的發(fā)生都不是孤立存在的，它遵循事故“穿孔理論”，不安全事件在時間和空間上同時發(fā)生，便會引發(fā)事故。由此給我們?nèi)缦聠⑹荆?/p>

1）該變電站實際運行10多年，設(shè)備老化嚴重，無法預(yù)料事故發(fā)生，故障發(fā)生幾率急劇增多，給全站運維人員帶來繁重工作量和很大的運維難度。

2）在設(shè)備檢修期間，檢修維護人員未認真做好設(shè)備檢查及安全性評價，未做試驗來驗證輔助位置接點動作不可靠。

3）在全廠主接線系統(tǒng)發(fā)生技改后，檢修維護人員未能及時將技改實施方案分享給運行人員，導致運行值班人員不清楚現(xiàn)場實際情況，操作有遺漏，出現(xiàn)流程上的錯誤。

4）整個變電站的設(shè)計改造有漏洞，改造后，全站各處重要信號均應(yīng)引到監(jiān)控主畫面上，而非只是接入后臺機房，便于運行值班人員實時監(jiān)視。

5）運行值班人員操作過程中未檢查到位。合上201開關(guān)后，只檢查開關(guān)機械、電氣指示正常后便繼續(xù)操作，未檢查220 kV匯控柜電壓切換面板上“201M有壓運行”點亮，更未檢查整個保護裝置屏是否有報警信號。

6）調(diào)度值班員在進行220 kV系統(tǒng)解并列操作時，未考慮到解并列對于電網(wǎng)系統(tǒng)潮流分布和流向的影響，未及時對220 kV系統(tǒng)保護裝置相關(guān)功能投退做出調(diào)整；線路解列前退出220 kV線路備自投相關(guān)功能；在投入220 kV線路前，應(yīng)投入線路保護相關(guān)功能，包括重合閘。

5 事故預(yù)防措施

1）更換2011刀閘常開位置輔助接點型號，以提高其動作可靠性和穩(wěn)定性；為保證信息采集的準確性，可采取冗余措施，在控制回路中設(shè)置2對或3對常開位置輔助接點，以防止單對接點故障無法采集正確信號。重新檢查全站開關(guān)/刀閘/地刀等設(shè)備的位置輔助接點，做好相關(guān)位置試驗，確保動作可靠性、及時性。

2）加強培訓力度。提高檢修維護人員的工作責任心，并對其專業(yè)技術(shù)水平進行培訓，加強設(shè)備定期檢查、定期試驗力度，強化考核獎懲力度。強化運行值班人員系統(tǒng)化思維的培養(yǎng)，將與運行專業(yè)相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備操作步驟、檢查項目進行有效提煉、系統(tǒng)總結(jié)，并在操作票中做好體現(xiàn)。

3）完善檢修運行操作規(guī)程。對于全站技改情況向全站各個部門、每位成員告知，學習技改的資料，完善改正運行規(guī)程、操作規(guī)程、操作票、運行圖紙以及檢修操作規(guī)程。組織全站員工對于該起技改進行專項培訓，使每名員工均熟悉掌握。

4）完善全站規(guī)章制度。從此次事故中可以看到，該變電站在管理方面出現(xiàn)很大的問題和漏洞，需要對于全站的各項規(guī)章制度、管理流程做出重新梳理，改正錯誤的制度，完善不完整的規(guī)章制度，使整個變電站的管理做到“有章可循、有制度約束”，在技術(shù)培訓、制度管理方面做足功夫。

5）規(guī)范調(diào)度標準、調(diào)度流程[10]。根據(jù)整個電網(wǎng)的構(gòu)架結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運行方式以及潮流分布情況，做好現(xiàn)場工作安全分析（JSA），對于危險點進行辨識，將保護的配置、定值的制定配合其中，熟悉掌握全電網(wǎng)系統(tǒng)各個設(shè)備保護功能投退情況以及投退的先后順序，特別應(yīng)當注意，在他運行方式發(fā)生改變之后，需要認識到潮流分布情況，以及應(yīng)當重新調(diào)整保護功能的投退。

6 結(jié)語

變電站作為水電站外來施工電源的備用廠用電源，其安全穩(wěn)定運行不可忽視。該起全站失壓事故反映出了該單位在安全生產(chǎn)技術(shù)和管理[11]等多個方面、多出環(huán)節(jié)出現(xiàn)不合理、不正確問題。隨著現(xiàn)場運行設(shè)備運行時間加長，設(shè)備老化現(xiàn)象顯得尤為嚴重，一些不可測、不可預(yù)見的事故頻繁發(fā)生，在開展各項工作之前，做好現(xiàn)場技術(shù)分析、安全分析，提高全站技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平，做好隱患排查治理工作，針對不可測事故的事故應(yīng)急預(yù)案的編制均顯得很重要；此外，加強現(xiàn)場運維人員的工作責任心，開展專項技能培訓、技術(shù)交流，并且制定出符合現(xiàn)場運行實際的運行操作規(guī)程、調(diào)度規(guī)程，來指導現(xiàn)場人員的實際工作，同樣不可或缺。

[1] 蔡鑫.220 kV錦西變電站全站失壓不安全事件報告[R].錦西變電站，2011.

[2]丁健，趙偉.500 kV變電站全站失壓機組保護分析及對策[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2008，2（1）：71-74.DING Jian，ZHAO Wei.Analysis on and countermeasures for the unit protection at a 500 kV substation over losing power[J].Southern Power System Technology，2008，2（1）：71-74（in Chinese）.

[3] 劉俊松，毛義鵬.一起全站失壓事故的調(diào)查分析[J].四川電力技術(shù)，2008，301（2）：32-68.LIU Jun-song，MAO Yi-peng.A total pressure loss accident investigation and analysis[J].Sichuan Electric Power Technology，2008，301（2）：32-68（in Chinese）.

[4] 師亮云，趙曉晅.線路電壓互感器引起的母線電壓不平衡分析[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010，26（11）：82-84，89.SHI Liang-yun，ZHAO Xiao-xuan.Analysison bus voltage imbalance caused by voltage transformer in transmission line[J].Power System and Clean Energy，26（11）：82-84，89（in Chinese）.

[5]何曉章，王偉.一起220 kV主變繼電保護誤動原因分析[J].電力科學與工程，2010，26（6）：71-73.HE Xiao-zhang，WANG Wei.Analysis of main transformers relay protection false tripping[J].Electric Power Science and Engineering，2010，26（6）：71-73（in Chinese）.

[6] 黃樂，陳亦平，舒雙焰.電流互感器故障所致電網(wǎng)事故及其處置的分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，5（4）：68-70.HUANG Le，CHEN Yi-ping，SHU Shuang-yan.Analysis on the power grid accident caused by current transformer failuresand its handling[J].Southern PowerSystem Technology，2011，5（4）：68-70（in Chinese）.

[7] 任煜峰.水輪發(fā)電機組值班：電氣設(shè)備倒閘操作[M].中國電力出版社，2002.

[8]吳錦源，梁國坤.順序控制在變電站倒閘操作中的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3（3）:46-48.WU Jin-yuan，LIANG Guo-kun.Applicationofthe sequential control on substation switching operation[J].Southern Power System Technology，2009，3（3）:46-48（in Chinese）.

[9] 尉鑌，楊希斌，郭懷東.智能生產(chǎn)輔助控制系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用[J].電力科學與工程，2011，27（6）：37-41.YU Bin，YANG Xi-bin，GUO Huai-dong.Applications of intelligent production station system[J].Electric Power Science and Engineering，2011，27（6）：37-41（in Chinese）.

[10]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T516-2006電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行管理規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2007.

[11]李廣懷，栗然.分布式調(diào)度運行管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].電力科學與工程，2005（1）：39-42.LI Guang-huai，LI Ran.Development and research of distributed dispatch system of running and management[J].Electric Power Science and Engineering，2005（1）：39-42（in Chinese）.