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        關(guān)于泵站停機(jī)故障的分析

        2012-09-22 05:50:20強(qiáng)
        電氣技術(shù) 2012年10期
        關(guān)鍵詞:過(guò)流零序主變

        段 強(qiáng)

        (山西省萬(wàn)家寨引黃工程總公司,太原 030012)

        2012年3月9日11點(diǎn)00分45秒,GM 3泵站3#機(jī)零序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,3#機(jī)停機(jī);11點(diǎn)06分26秒在調(diào)度人員遠(yuǎn)方起動(dòng)1#機(jī)的過(guò)程中,3#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、10kV充電保護(hù)動(dòng)作,主變高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘、10kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)掉閘,3#主變及10kV Ⅰ段母線退出運(yùn)行,導(dǎo)致1#機(jī)起動(dòng)失敗和正在變速運(yùn)行的2#機(jī)停機(jī)。相關(guān)保護(hù)動(dòng)作及故障情況分析如下。

        1 故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式

        圖1 總?cè)谜緳C(jī)組運(yùn)行示意圖

        如圖1所示,發(fā)生故障前系統(tǒng)主設(shè)備的運(yùn)行方式為:110kV A、B段母線合環(huán)正常運(yùn)行;2B、3B兩臺(tái)主變并列運(yùn)行;10kV Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行;技術(shù)供水系統(tǒng)為“現(xiàn)地”取水口自流供水方式,運(yùn)行正常;1#機(jī)組處于“遠(yuǎn)方”熱備用狀態(tài);2#SFC帶2#機(jī)“遠(yuǎn)方”變速正常運(yùn)行(接10kV Ⅰ段母線),3號(hào)機(jī)接 10kV Ⅱ段母線,定速正常運(yùn)行;1#SFC處于“遠(yuǎn)方”熱備用狀態(tài);400V系統(tǒng)正常運(yùn)行。

        2 故障現(xiàn)象及設(shè)備檢查情況

        1)事件詳細(xì)情況

        2012年3月9日11時(shí)00分,正在運(yùn)行的3號(hào)機(jī)報(bào)重故障停機(jī)。運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),3號(hào)機(jī)LCU屏上報(bào)(1)Electrical Power Heavy Fault;(2)Neutral Ground Fault (51N-SM);(3)Common Heavy Fault;(4)SM Pump Heavy Fault;同時(shí)信號(hào)繼電器86-SM掉牌。

        3#機(jī)停機(jī)后,調(diào)度立即遠(yuǎn)方用1#變頻機(jī)起動(dòng)1#機(jī),在 1#機(jī)起動(dòng)過(guò)程中,運(yùn)行值班人員聽(tīng)到 10kV配電室傳出爆炸聲,消防報(bào)警起動(dòng),同時(shí)3#主變差動(dòng)、后備保護(hù)動(dòng)作、10kV母聯(lián)充電保護(hù)動(dòng)作,主變高、低壓側(cè)143DL、543DL跳閘,10kV母聯(lián)540DL跳閘,1#機(jī)起動(dòng)不成功、2#機(jī)停機(jī)。

        2)設(shè)備檢查情況

        技術(shù)人員2012年3月9日11時(shí)20分收到總?cè)谜?號(hào)機(jī)零序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作停機(jī)及3號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘事件報(bào)告,在進(jìn)一步查看現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)動(dòng)作情況后,電氣二次技術(shù)人員對(duì)保護(hù)裝置本體及二次接線進(jìn)行了仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)并無(wú)異常情況;隨即對(duì)3#主變保護(hù)和3#機(jī)零序過(guò)流保護(hù)裝置進(jìn)行了校驗(yàn),并對(duì)故障錄波器及3#主變的主、后備保護(hù)裝置進(jìn)行了故障波形下載。

        3 故障情況分析

        3.1 裝置情況

        1)GM 3泵站3B主變保護(hù)裝置采用國(guó)電南自的PST-1200數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置,于 2011年6月改造投產(chǎn)。

        裝置定值設(shè)置(在此只列出差動(dòng)保護(hù)定值設(shè)置項(xiàng)):

        (1)定值設(shè)定:差動(dòng)速斷IdQ=4.2A;比率差動(dòng)Icd=0.3A。

        (2)時(shí)間整定:T=0s。

        2)GM 3泵站主機(jī)零序過(guò)流保護(hù)配置為零序差動(dòng)保護(hù)(GE SR469)和零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)(GE N系列過(guò)流繼電器NCO61P-01AK 52),與泵站主設(shè)備同期投運(yùn)。

        裝置定值設(shè)置(在此只列出零序差動(dòng)保護(hù)定值設(shè)置項(xiàng)):

        (1)SR469定值設(shè)定:零序差動(dòng)I0cd=0.1A。

        (2)零序差動(dòng)時(shí)間整定:T=100ms。

        (3)零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)定值:Ioc=0.1A。

        (4)零序反時(shí)限時(shí)間整定:T=0.1s。

        原理接線如圖2所示。

        圖2 機(jī)組零序保護(hù)配置

        由保護(hù)裝置動(dòng)作情況分析,此次3號(hào)機(jī)零序保護(hù)只有零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,而零序差動(dòng)保護(hù)沒(méi)有動(dòng)作,說(shuō)明接地故障點(diǎn)不在機(jī)組內(nèi)部,應(yīng)在機(jī)組外部(屬于零序差動(dòng)區(qū)外故障)。

        3)GM 3泵站 10kV母聯(lián)充電保護(hù)采用國(guó)電南自公司的PSL641微機(jī)保護(hù)裝置,與泵站主設(shè)備同期投運(yùn)。

        裝置定值設(shè)置(在此只列出過(guò)流Ⅰ段保護(hù)定值設(shè)置項(xiàng)):

        (1)定值設(shè)定:電流Ⅰ段Ioc=2.2A;

        (2)時(shí)間整定:T=0s。

        3.2 故障波形分析

        1)3號(hào)主變保護(hù)裝置波形分析

        總?cè)谜?#主變保護(hù)共配置兩套PST-1200裝置,所錄故障波形如圖3、圖4所示。

        圖3 3#主變第Ⅰ套保護(hù)裝置波形圖

        圖4 3#主變第Ⅱ套保護(hù)裝置波形圖

        從上述兩套保護(hù)裝置的波形圖上可以看出,先是3#主變低壓側(cè)電纜發(fā)生A、B相間短路,在短路電弧作用下電纜頭爆炸,大約 30ms后發(fā)展成三相短路故障,從而引發(fā)3號(hào)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。由此可見(jiàn)3#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作屬于正確動(dòng)作。

        2)故障錄波裝置波形分析

        電氣二次技術(shù)人員對(duì)下載的故障錄波裝置所錄故障波形進(jìn)行分析判讀,截取了幾個(gè)故障發(fā)展關(guān)鍵點(diǎn)的波形圖,如圖5、6、7所示。

        從圖5的電壓波形可以看出,在運(yùn)行中10kV Ⅰ母(含附近分支線路)A相出現(xiàn)對(duì)地絕緣損壞的現(xiàn)象(從波形上看,疑似產(chǎn)生對(duì)地放電的電?。?,由于 A相對(duì)地絕緣損壞,導(dǎo)致A相間歇性對(duì)地放電(或接地),從而導(dǎo)致B、C相電壓升高到正常值的1.732倍(對(duì)地達(dá)10kV)。事后調(diào)查,證明為3#主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜電纜頭A相絕緣損壞。

        圖5 故障錄波儀-單相接地故障波形圖

        圖6 故障錄波儀-10kV Ⅰ段母線PT保險(xiǎn)C相熔斷波形圖

        從圖6的電壓波形圖上可以看出,在3#主變低壓側(cè)電纜頭 A相接地后,由于相電壓升高,導(dǎo)致10kV Ⅰ段PT電流增加,C相保險(xiǎn)熔斷。

        圖7 故障錄波儀-兩相短路接地發(fā)展至三相短路接地直至故障切除波形圖

        從圖7的電流波形圖上可以看出,紅線處3#主變低壓側(cè)A、B兩相發(fā)生短路,約30ms后發(fā)展成三相短路,3#主變差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作,將故障切除。

        3.3 故障發(fā)展經(jīng)過(guò)分析

        綜上故障波形分析、SCADA系統(tǒng)趨勢(shì)圖查看和運(yùn)行人員的描述,此次故障發(fā)展情況分析如下。

        1)3月9日上午11時(shí)00分45秒,3#主變低壓側(cè)至10kV Ⅰ段母線電纜頭由于絕緣下降發(fā)生了A相閃絡(luò)性接地故障,此時(shí)3#機(jī)直接接在10kV母線上定速運(yùn)行,電機(jī)保護(hù)(51n-sm1)監(jiān)測(cè)到了接地電流,零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,3#機(jī)停機(jī)。10kV Ⅰ段PT C相保險(xiǎn)則在接地故障發(fā)生2.5s后熔斷。

        2)調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)3#機(jī)組停運(yùn)后,于上午11時(shí)06分25s遠(yuǎn)方通過(guò)1#SFC起動(dòng)處于熱備用的1#機(jī)組,在1#機(jī)起動(dòng)過(guò)程中,3#主變低壓側(cè)電纜的A相接地故障發(fā)展為A、B相短路,并迅速(30ms左右)發(fā)展為三相短路接地,3#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,3#主變高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)掉閘。

        3)由于泵站10kV Ⅰ、Ⅱ兩段母線聯(lián)絡(luò)運(yùn)行,3#主變低壓側(cè)電纜的故障發(fā)展為A、B相短路的同時(shí),2#主變通過(guò)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)542DL、母聯(lián)開(kāi)關(guān)540DL向短路點(diǎn)供給短路電流,造成母聯(lián)充電保護(hù)PSL641動(dòng)作,10kV母聯(lián)540DL跳閘,10kVⅠ段母線失電,從而引起2號(hào)機(jī)停運(yùn),1號(hào)機(jī)起動(dòng)不成功。

        4 處理情況

        電氣二次修試人員在完成保護(hù)動(dòng)作情況查看后,立即著手對(duì)動(dòng)作的保護(hù)裝置及其二次回路進(jìn)行了檢查和校驗(yàn)。

        4.1 保護(hù)二次回路檢查情況

        1) 檢查3#主變保護(hù)兩套PST-1200裝置外觀正常,接線端子牢固無(wú)過(guò)流、發(fā)熱痕跡,目視檢查主變高低壓電流互感器無(wú)異常發(fā)現(xiàn)。

        2)檢查3#機(jī)組N系列零序反時(shí)限過(guò)電流繼電器外觀正常,接線端子牢固無(wú)過(guò)流、發(fā)熱痕跡,目視檢查3#機(jī)組中性點(diǎn)零序電流互感器無(wú)異常發(fā)現(xiàn)。

        4.2 保護(hù)裝置校驗(yàn)情況

        1)主變保護(hù)裝置

        (1)保護(hù)裝置設(shè)備見(jiàn)表1。

        表1 保護(hù)裝置設(shè)備表

        (2)保護(hù)交流采樣檢查見(jiàn)表2。

        表2 電流零漂檢查

        交流采樣檢查見(jiàn)表3和表4。

        表3 Ⅰ側(cè)相電流采樣值

        表4 Ⅱ側(cè)相電流采樣值

        (3)定值清單見(jiàn)表5。

        表5 定值清單見(jiàn)表

        (4)保護(hù)試驗(yàn)見(jiàn)表6和表7。

        表6 比率差動(dòng)保護(hù)

        表7 差動(dòng)速斷保護(hù)

        (5)結(jié)論:合格。

        2)3#機(jī)零序過(guò)流繼電器(見(jiàn)表8和表9)。

        表8 裝置設(shè)備表

        表9 裝置校驗(yàn)情況

        結(jié)論:合格。

        5 結(jié)論

        1)綜合以上分析可確定,本次停機(jī)事件是由于3#主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)柜電纜頭在長(zhǎng)期帶電運(yùn)行后A相絕緣劣化以至損壞,之后逐步發(fā)展為 A、B兩相發(fā)生短路,約 30ms后發(fā)展成三相短路,零序過(guò)流保護(hù)、主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作正確。

        2)建議運(yùn)行人員針對(duì)性地對(duì)開(kāi)關(guān)柜加強(qiáng)巡視,提早發(fā)現(xiàn)電纜絕緣劣化隱患。

        3)為更準(zhǔn)確的確定保護(hù)的動(dòng)作順序,建議各泵站保護(hù)裝置加裝GPS自動(dòng)校時(shí)裝置,有助于事故的快速分析及處理。

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