吳登高 劉福鼎
(湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 長沙市 410014)(湖南省江埡水電站 張家界市 427221)
關(guān)門巖水電站是湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司自籌資金建設(shè)的第一個水電項(xiàng)目。電站位于湖南省慈利縣境內(nèi)澧水流域一級支流溇水中下游,上距江埡水庫12km,為江埡水電站的反調(diào)節(jié)電站。工程以發(fā)電為主,兼有旅游、養(yǎng)殖等效益。電站2006年12月第1臺機(jī)組發(fā)電,2007年3臺機(jī)組全部投產(chǎn)。
電站安裝3臺單機(jī)容量11MW的燈炮貫流式水輪發(fā)電機(jī)組,設(shè)計年發(fā)電量約1.08億kW·h。1#、2#發(fā)電機(jī)與1#主變位擴(kuò)大單元接線,3#機(jī)與2#主變壓器為單元接線,發(fā)電機(jī)出口均設(shè)有斷路器,主變低壓側(cè)為三相共箱母線,電站以一回110kV線路經(jīng)江埡水電站1#主變升壓后接入湖南電網(wǎng)。
圖1為擴(kuò)大單元接線圖
圖1 擴(kuò)大單元接線圖
2012年1月30日00:25,計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)突然關(guān)機(jī),運(yùn)行的3#機(jī)組事故停機(jī)。檢查發(fā)現(xiàn)1#主變差動保護(hù)動作,1#主變高壓側(cè)510、低壓側(cè)310斷路器跳閘,廠用400VⅠ段母線失壓,監(jiān)控系統(tǒng)UPS無輸出。
圖2為UPS供電簡圖
圖2 UPS供電簡圖
事故發(fā)生后,檢修人員到達(dá)廠房后立即進(jìn)行事故處理:跨接廠用電后,啟動監(jiān)控系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行——檢查1#主變二次回路接線、及兩側(cè)TA,校驗(yàn)差動保護(hù)單元——檢查、試驗(yàn)變壓器本體——取主變油樣送檢——檢查主變低壓側(cè)共箱母線。
3.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)掉電及#3機(jī)組事故停機(jī)原因分析
由圖2中的UPS供電簡圖可以看出,400V廠用Ⅰ、Ⅱ段兩路交流輸入電源經(jīng)自動切換裝置給UPS裝置供電。事故時,由于1#主變高低壓側(cè)斷路器跳閘,導(dǎo)致400V廠用Ⅰ段母線失壓,自動切換裝置進(jìn)行電源倒換時,UPS裝置同時故障自動關(guān)機(jī),監(jiān)控系統(tǒng)掉電,3#機(jī)組軸承油示流器失電,現(xiàn)地單元報“油流中斷”,3#機(jī)組事故停機(jī)。
3.2.2 主變差動保護(hù)動作分析
對變壓器套管、引出線、壓力釋放閥及高低壓側(cè)TA等設(shè)備檢查,未見異常。對保護(hù)裝置進(jìn)行了采樣檢查、定值校驗(yàn)、整組傳動試驗(yàn),檢查結(jié)果未發(fā)現(xiàn)異常,保護(hù)動作正確。
(1)從主變本體取油樣進(jìn)行化驗(yàn),化驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 主變壓器絕緣油色譜分析報告
根據(jù)DL/T722-2000標(biāo)準(zhǔn),油中溶解氣體含量正常。
(2)主變壓器絕緣檢查情況見表2,直流電阻檢查見表3。
表2 主變壓器繞組絕緣電阻及吸收比
表3 不同圍巖類別條件下的安全系數(shù)
各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格,未見異常。
(3)二次數(shù)據(jù)分析與事故原因推測。根據(jù)圖3故障波形分析,高壓側(cè)Ia+Ic=Ib,并且Ia、Ic同向,而與Ib反向,可推測出低壓側(cè)相間短路。差動保護(hù)動作跳閘后,B相先于A、C相6ms跳開,Ib在55ms時變?yōu)榱悖捎跀嗦菲鲃幼鞯姆峭谛?,在變壓器高壓?cè)產(chǎn)生零序電流,在61ms時Ia、Ic、I0同時為零。圖4為高壓側(cè)故障電流向量圖。我們對以上情況做一簡化分析,變壓器Y·n/d-11接線如圖5所示。
圖3 高壓側(cè)相電流故障錄波圖
圖4 高壓側(cè)故障電流向量圖
圖5 變壓器低壓側(cè)相間短路圖
圖5中所示低壓側(cè)A、B兩相發(fā)生短路時,設(shè)其中Δ側(cè)的短路電流為:
Id=Ia=-Ib,Ic=0(負(fù)荷電流很小,忽略不計)
設(shè)變壓器的變比n=1,變壓器對稱運(yùn)行時三角形側(cè)引出線上的電流Ia、Ib、Ic與星形側(cè)的電流IA、IB、IC關(guān)系為:
利用上式,可由星形側(cè)電流算出三角形側(cè)的電流。將上式作如下變換:
當(dāng)Δ側(cè)A、B兩相短路時,因Ia=-Ib=Id,Ic=0,所以:
由以上得:-IB=IA+IC=2IA=2IC
由上述分析可知,在Y·n/d-11接線變壓器三角形側(cè)發(fā)生兩相短路時,星形側(cè)的一相(發(fā)生兩相短路的落后相)電流等于其他兩相短路電流的兩倍,且這一相電流與其他兩相電流方向相反。
根據(jù)3.3的分析,可以推測短路點(diǎn)應(yīng)在變壓器低壓側(cè)斷路器至本體的共箱母線段范圍內(nèi)。1月30日對共箱母線進(jìn)行全面檢查,在靠近斷路器側(cè)10m左右A、B相間的絕緣支架下方發(fā)現(xiàn)一只被燒焦的老鼠。
檢查結(jié)果與分析結(jié)果一致,可以確認(rèn)此次事故系老鼠進(jìn)入共箱母線內(nèi)造成變壓器低壓側(cè)瞬間相間短路。
此次事故,主要原因是由于高壓設(shè)備柜未有效封堵,老鼠進(jìn)入共箱母線,引起弧光短路,導(dǎo)致主變差動保護(hù)動作。事故造成關(guān)門巖水電站1#主變壓器非計劃停運(yùn)10小時,造成全廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)停運(yùn)1小時,雖直接經(jīng)濟(jì)損失不大,但性質(zhì)嚴(yán)重。
電站2009年曾安排進(jìn)行設(shè)備的封堵工作,但工作有遺漏,最終釀成發(fā)電設(shè)備非計劃停運(yùn)事故。事故發(fā)生后,電站立即對該處進(jìn)行了整改,并在全站范圍內(nèi)進(jìn)行了安全隱患排查治理。事故的教訓(xùn)是深刻的:
(1)反事故措施,須執(zhí)行到位。2006年,湖南省電力公司印發(fā)《貫徹國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施實(shí)施細(xì)則(試行)》,其第11項(xiàng)“防止開關(guān)設(shè)備事故”關(guān)于“預(yù)防高壓開關(guān)柜故障的措施”中有明確要求:“11.13.6高壓開關(guān)柜內(nèi)母線及各支引線宜采用可靠的絕緣材料包封,以防止小動物或異物造成母線短路?!?/p>
反事故措施在電力系統(tǒng)中是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作,防火防小動物封堵是反事故措施中一項(xiàng)很小但很重要的工作,因小動物造成短路的事故常有發(fā)生,極易造成重大設(shè)備損壞。此次事故再次敲響警鐘,防火封堵工作要作為一項(xiàng)重要工作,必須常抓不懈。
(2)加強(qiáng)廠用電源的管理。事故發(fā)生后,電站對監(jiān)控系統(tǒng)UPS進(jìn)行了全面改造,新改造的UPS系統(tǒng)由兩臺電力專用UPS構(gòu)成,分別由兩段廠用單獨(dú)供電,直流輸入分別由兩段站用直流供電,兩臺UPS并機(jī)運(yùn)行,不再設(shè)交流輸入切換裝置,增加了UPS供電的可靠性。
(3)設(shè)備帶病運(yùn)行時,一定要作事故預(yù)想和有效的應(yīng)對措施。春節(jié)前發(fā)現(xiàn)UPS裝置存在蓄電池老化、逆變裝置交流輸入失電時會出現(xiàn)死機(jī)等缺陷,電站運(yùn)行部門曾針對該缺陷編寫了應(yīng)急處理方案及事故預(yù)想。但方案對于兩臺裝置同時掉電的情況考慮不夠充分,而又恰逢春節(jié),缺陷未能及時處理,最終導(dǎo)致這次主變低壓側(cè)短路跳閘、跳機(jī)。事故再次警示,在設(shè)備帶病運(yùn)行時不僅要加強(qiáng)巡視,還要及時消除設(shè)備缺陷。