500 kV線路開關誤動原因分析及預控措施

蔣安偉

(四川廣安發(fā)電有限責任公司，四川 廣安 638017)

1 系統(tǒng)概況

某電廠500 kV系統(tǒng)采用3/2接線方式，分別為第1串、第2串、第3串。有2條出線經(jīng)第1串和第3串接入系統(tǒng)，4臺機組(#33，#34，#5，#6火電機組)分別接入第1串、第2串、第3串。接線方式如圖1所示。

圖1 接線方式

當500 kV系統(tǒng)正常運行時，4臺機組和2回出線全部運行，其中第2串上接有#34和#5機組，5023開關配置短引線保護及微機斷路器保護裝置，安裝在一期網(wǎng)控室。跳5023開關的命令有II母母差保護動作、#5機組發(fā)電機變壓器組(以下簡稱發(fā)變組)保護動作、5023開關短引線保護動作和5023開關微機斷路器保護裝置動作，5022開關微機斷路器保護裝置聯(lián)跳5023開關。#5機組發(fā)變組有A，B，C三面屏，A，B屏為雙重化電量保護、C屏是非電量保護，均有獨立電纜過來跳5023開關，其中C屏跳5023開關電纜清冊見表1。

500 kV系統(tǒng)第1串、第2串開關控制和保護裝電纜長度，856 m。置電源采用110 V直流，由一期網(wǎng)控室直流供電，第3串開關控制和保護裝置電源采用110 V直流，由三期網(wǎng)控室直流供電，#5機組發(fā)變組保護裝置電源采用110 V直流，由#5機組直流屏供電。

表1 #5發(fā)電機變壓器組C屏跳5023開關電纜清冊

注：電纜型號，ZR-KVVP2/22；電纜橫截面面積，4×2.5 mm2；

500 kV開關均采用西門子(杭州)高壓開關有限公司生產的3AT2 EI型開關。

2 事故前運行情況

下面介紹5023開關誤跳閘事故前，該廠500 kV系統(tǒng)及機組運行情況。

(1)由于四川電網(wǎng)缺電嚴重，該電廠500 kV系統(tǒng)2條出線運行，#33，#34，#5，#6機組運行，負荷分別為250，250，500和500 MW。

(2)在事故前兩天機務人員在#5鍋爐B磨煤機上方焊接漏粉管道。

3 事故過程及原因分析

2011-03-09 T 03:55，500 kV第2串5023開關跳閘，立即派電控員進行檢查。經(jīng)檢查，除500 kV故障錄波裝置報“區(qū)外故障”外，其余線路、機組保護裝置均無異常。05：05，匯報到四川省電力調度中心，檢查5023開關未發(fā)現(xiàn)異常，筆者懷疑“偷跳”，原因有待進一步查找。05：15 ，電控員匯報一期網(wǎng)控110 V直流報負極接地，立即停5023開關控制電源后報警消失。

05:20，#5機組高壓廠用變壓器風扇冷卻器電源1和電源2故障報警發(fā)出，就地檢查2條線路電源均正常，立即發(fā)缺陷通知電氣隊處理，同時申請電廠總工程師同意將主變壓器冷卻器全停保護壓板退出運行，因500 kV 5023開關跳閘，向調度申請#34機組和#5機組適當降低負荷，調度告之可以帶滿負荷運行并要求抓緊處理5023開關跳閘缺陷。05：25，筆者初步分析認為5023開關跳閘系5023開關二次回路接地引起，電氣隊有關人員檢查5025開關保護屏發(fā)現(xiàn)電纜5FBZ-402b的133Q芯線絕緣為0，進而檢查發(fā)現(xiàn)該電纜的101芯線絕緣也為0，從而肯定判斷開關誤動作，檢查又發(fā)現(xiàn)該電纜備用2芯絕緣為0.3 MΩ，已不能使用。為了使5023開關盡快投入正常運行，且發(fā)現(xiàn)從5023開關至#5發(fā)變組保護C屏5FBZ-402C電纜還有2根備用芯，經(jīng)過絕緣檢查合格后，替換原損壞電纜，由運行人員將5023開關投入運行。

09:59，#5機組主變壓器A相油溫測點2在分散控制系統(tǒng)(DCS)中顯示壞點，通知熱工和電氣人員進行檢查，10：40，該溫度測點又自行恢復。10：38，#5高壓廠用變壓器油溫測點1，2及繞組溫度在DCS中顯示壞點，電氣隊、熱工人員辦理工作票進行檢查。為了防止保護誤動請示總工程師同意將#5發(fā)變組高壓廠用變壓器油溫高保護、#5機組主變壓器A相油溫高保護退出，12：03，#5機組主變壓器A相油溫測點2在DCS中顯示又變壞點；12：40，其又自行恢復。12：58，#5主變壓器B相繞組溫度變?yōu)閴狞c，通知電氣隊人員進行檢查。

13:10，500 kV第2串5022開關保護直流電源2報接地故障，檢查發(fā)現(xiàn)5FBZ-310b的201芯線接地，立即將201，233Q副跳閘線甩開，以避免誤跳5022開關。

15:16，#5機組直流正極出現(xiàn)接地；15:26，#5發(fā)變組保護總信號來，就地查看為發(fā)變組高壓中開關(5022)啟動失靈，保護全停保護動作。因發(fā)變組失靈保護按該電廠運行規(guī)程未投，確定為該屏5022開關啟動失靈，在保護線纜接地后，電氣隊技術人員將此接線甩開，發(fā)變組保護總信號復歸。

18:50，發(fā)現(xiàn)#5鍋爐B磨煤機上方電纜橋架上積粉有自燃現(xiàn)象，損壞多根電纜絕緣。

21:45，500 kV第2串5022開關保護直流電源2接地處理好，恢復500 kV 5022開關直流電源2，一期網(wǎng)控直流接地信號不再發(fā)，恢復#5發(fā)變組B屏出口跳5022開關壓板。

21:50，因處理受損電纜絕緣需要，向總工程師申請退出#5發(fā)變組保護C屏、#5主變壓器ABC相油溫保護、#5脫硫變壓器油溫保護、#5主變壓器ABC相重瓦斯、高壓廠用變壓器重瓦斯、脫硫變壓器重瓦斯和勵磁變壓器溫度高保護。令值班人員加強對主變壓器風扇和相關變壓器油溫、繞組溫度的監(jiān)視。

2011-03-10 T 03:42，除#5主變壓器B相線圈溫度未恢復正常外，其余測點均恢復正常，電氣和熱工人員一共處理了8根較為嚴重的電纜并測試絕緣合格后，按規(guī)定投入#5發(fā)變組保護C屏#5主變壓器ABC相油溫保護、#5脫硫變壓器油溫保護、#5機組高壓廠用變壓器油溫保護、#5主變壓器ABC相重瓦斯、高壓廠用變壓器重瓦斯、脫硫變壓器重瓦斯、勵磁變壓器溫度高保護，#5機組正常運行。

2011-03-25，#5機組按計劃正常停運，電氣和熱工人員又對#5鍋爐B磨煤機上方其余被燒電纜(共計19根)進行了更換或處理，全部工作結束后，機組恢復正常備用。

在事故過程中，電氣維護人員在接到通知后，立即對涉及要跳5023開關的保護裝置進行了檢查，均未見異常，同時檢查就地開關本體油壓和SF6開關壓力均在正常范圍內，控制箱也未見異常，故障錄波裝置雖然報“區(qū)外故障”，但線路上并未有任何故障，筆者初步分析是5023開關偷跳。2011-03-09 T 05：15，又出現(xiàn)一期網(wǎng)控110 V直流報負極接地，斷開5023開關控制電源后報警消失，可以肯定判斷5023開關跳閘系5023開關二次回路接地引起的誤跳閘。

在間隔時間不長的情況下，#5機組高壓廠用變壓器風扇冷卻器電源1和電源2故障報警，就地檢查2條線路電源均正常，冷卻器運行也正常，后來檢查#5機組主變壓器A相油溫測點2在DCS中顯示壞點、#5高壓廠用變壓器油溫測點1，2及繞組溫度在DCS中顯示壞點、5022開關保護直流電源2報接地故障，說明熱工溫度電纜和電氣控制電纜在某個地方出現(xiàn)了同時損壞現(xiàn)象，筆者分析可能是這部分電纜外層絕緣破壞集中，因進水引起絕緣下降，也可能是著火燒壞電纜外層絕緣導致電纜芯線與電纜內部的鋼鎧發(fā)生接地。

在相繼出現(xiàn)故障后，在場人員十分擔心，由于不知故障點在哪里？但問題也必須立即解決，特別是5023開關主、副跳閘命令接1根電纜情況下，又出現(xiàn)5022開關5FBZ-310b副跳閘命令電纜絕緣下降，#5機組當時又帶了500 MW負荷，是將機組立即解列停下來查找故障還是不停機檢查，這是擺在現(xiàn)場人員面前的一大難題， 同時故障還可能隨時繼續(xù)擴大，最終商議決定不停機檢查故障點，同時運行人員做好機組事故跳閘的預想。

由于電纜清冊上未標明損壞電纜的布線路徑，這些問題給故障查找?guī)砗艽舐闊?。按常?guī)電纜5FBZ-402b從#5發(fā)變組保護C屏到500 kV 5023開關保護屏，應經(jīng)過#5機組集控室下方的電纜夾層、汽機房、電纜溝、升壓站地溝再到一期網(wǎng)控室的500 kV 5023開關保護屏，由于電纜夾層和電纜溝的電纜眾多，當時電氣專業(yè)技術人員對這些電纜進行了檢查，也未發(fā)現(xiàn)電纜有水淹或著火異味等情況，同時也檢查了#5機組高廠變風扇冷卻器電源1和電源2故障報警電纜的走向，也未發(fā)現(xiàn)有異常情況。

通過對近段時間工作票的查找，發(fā)現(xiàn)只有機務人員兩天前在#5鍋爐B磨煤機上方焊接漏粉管道有動火作業(yè)且已完工。同時經(jīng)原#5機組基建項目部人員回憶，由于當時汽機房的電纜橋架已放滿電纜，電氣人員在作業(yè)時將部分電纜從#5鍋爐的鍋爐房磨煤機上方的電纜橋架通過，于是立即爬至B磨煤機上方焊接漏粉管道的電纜橋架上方，發(fā)現(xiàn)該電纜層無電纜蓋板，滿滿的1層煤粉，用壓縮空氣吹開后，發(fā)現(xiàn)有火星，最后發(fā)現(xiàn)有部分電纜完全炭化，鋼鎧也裸露，分析其原因是焊渣掉入煤粉中引燃煤粉，再逐漸燒壞在此經(jīng)過的熱工溫度和電氣控制電纜。故障點已找到，發(fā)現(xiàn)電纜燒壞，燒壞的電纜狀況如圖2所示。

圖2 電纜燒壞的狀況

4 事故預控措施

4.1 加強預案管理

嚴格制訂特殊異常運行方式下的安全技術保障措施并切實落實到位，當500 kV 5023開關跳閘后，應制訂防止5022開關跳閘，#5機組被迫停運的詳細安全技術保障措施并實施。

4.2 加強運行管理

嚴格執(zhí)行“兩票三制”制度，規(guī)范缺陷管理制度，特別是必須建立電氣保護投退管理制度，把各種規(guī)章制度貫穿到各項工作中。運行人員必須認真做好危險點分析和生產逐級匯報工作，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報，當班值長不能確定問題及其危害程度時，應立即請示對應的專業(yè)專工和領導，大家共同來思考問題，找出解決問題的有效辦法，防止事故的演變和擴大。同時，運行人員應加強事故案例方面的技能培訓工作，提高人員處置重大異常及事故的能力。

4.3 加強檢修維護管理

電氣檢修人員應及時準確判斷故障發(fā)生原因，應加強設備的定期巡視工作，對火災隱患進行日常排查和治理工作，對管轄設備的隱患應及時提出整改措施。該磨煤機上方的電纜橋架無電纜蓋板，煤粉不是一兩天就能集滿，電氣檢修人員沒有制訂定期清掃制度；機務檢修人員在動火作業(yè)完工后，沒有及時檢查檢修現(xiàn)場有無遺留火種，是造成此次事故的直接原因。

應加強電氣人員開關偷跳方面的理論培訓，提高技術技能水平，在處理重大異常情況時保持清醒。機務人員加強有關安規(guī)和制度的學習，特別是消防安全的學習，保證安全生產。

4.4 加強基建驗收管理

應加強基建工程的驗收工作，基建工程所做的電纜清冊沒有標注電纜布線路徑，增加了此次事故查找時間，同時也未查到電纜走向的變更技術記錄。另外，電纜橋架在基建時沒有加裝蓋板，所以，在以后的工程驗收過程中，必須加強過程管理，完善簽字手續(xù)，提高基建技術管理驗水平。

4.5 加強生產技術管理

認真吸取事故教訓，分析事故原因，舉一反三，突出重點。應盡快編制生產現(xiàn)場火災隱患防控管理辦法，明確責任并負責制訂火災隱患治理方案，落實治理責任部門和治理資金，參與重要火災隱患的治理和驗收工作，深入生產現(xiàn)場了解存在火災的隱患，對火災隱患治理執(zhí)行不力的部門提出考核意見。同時應加強現(xiàn)場事故處置預案的執(zhí)行力度，對處置過程中不完善的地方及時修編下發(fā)，在保設備和保電方面采取切實可行措施。

參考文獻：

[1]中國華電集團公司電氣及熱控技術研究中心.電力主設備繼電保護的理論實踐及運行案例[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]國家電力調度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術問答[M].2版.北京： 中國電力出版社，2009.