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        一起區(qū)外故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的事故分析

        2016-03-12 05:59:52國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司黃瑤玲
        電子世界 2016年23期
        關(guān)鍵詞:龍灣換流站主變

        國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司 黃瑤玲 吳 萍 鄭 華 戴 迪 劉 潯

        一起區(qū)外故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作事故的事故分析

        國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司 黃瑤玲 吳 萍 鄭 華 戴 迪 劉 潯

        本文分析了一起主變中壓側(cè)線路近區(qū)發(fā)現(xiàn)單相接地故障,線路保護(hù)動(dòng)作重合成功,而主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作主變跳閘的事件。由于主變的抗短路能力不足,引起主變內(nèi)部故障,發(fā)生主變跳閘的事件,筆者通過對(duì)事故過程進(jìn)行詳細(xì)的梳理和分析,查找出故障原因,提出了改進(jìn)措施和整改建議。

        主變保護(hù);短路能力;區(qū)外故障

        1 事件經(jīng)過及故障前運(yùn)行工況

        2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒454毫秒,龍泉換流站220kV龍灣II線A相故障,故障持續(xù)22ms后線路保護(hù)動(dòng)作,18分37秒537毫秒故障切除。龍灣II線A相故障故障切除前,#2主變壓力釋放、本體重瓦斯、分接頭瓦斯和電氣量保護(hù)相繼動(dòng)作,18分37秒568毫秒主變?nèi)齻?cè)開關(guān)三相跳開。

        故障前500kV龍泉換流站三龍、龍斗I、II、III線及盤龍I、II線運(yùn)行正常,500kV 交流#1、#2主變并列運(yùn)行。220kV系統(tǒng)#3及#5母線帶龍灣I線、#1主變中壓側(cè)運(yùn)行正常;#4母線帶龍灣II線、2#主變中壓側(cè)運(yùn)行正常,主接線圖見圖1。

        故障時(shí)龍泉換流站所在地為雷暴雨天氣,在此期間,220龍灣Ⅱ線遭雷擊跳閘,重合成功,測(cè)距裝置顯示距龍泉換流站0.6公里。

        圖1 2#主變接線圖

        2 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及分析

        龍灣II線兩套保護(hù)裝置顯示:2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒476毫秒,差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,重合閘動(dòng)作。從保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告來看,16點(diǎn)18分37秒220kV龍灣II線發(fā)生近區(qū)故障,最大故障電流約為55.6kA,故障持續(xù)60ms,線路保護(hù)跳閘,后經(jīng)789ms龍灣II線線路重合成功。

        2#主變兩套保護(hù)裝置顯示:2016年8月25日16點(diǎn)18分37秒,縱差差動(dòng)速斷動(dòng)作,跳高、中、低壓側(cè)。保護(hù)動(dòng)作計(jì)算分析如下:

        故障后40ms內(nèi),#2主變高壓側(cè)A相故障電流達(dá)0.77×4000A。從#2主變二套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告可以看出,故障后40ms期間,差動(dòng)保護(hù)裝置檢測(cè)到的差動(dòng)電流及制動(dòng)電流:

        差動(dòng)電流IDA=1.422A,制動(dòng)電流IA==1.80A,比率差動(dòng)動(dòng)作門檻值Icdqd=0.5*Ie=1.81A。

        故障后差動(dòng)電流小于動(dòng)作門檻值和制動(dòng)電流,差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

        從#2主變兩套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)告可以看出,故障持續(xù)60ms后,高壓側(cè)與低壓側(cè)A相故障電流相位發(fā)生改變,故障電流幅值也大幅增加,表明故障性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)換。保護(hù)裝置檢測(cè)到的差動(dòng)電流為30.90Ie,差動(dòng)速斷動(dòng)作門檻值Icdqd=0.5*Ie。

        差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷動(dòng)作門檻,差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作。

        故障錄波數(shù)據(jù)見圖2。

        龍灣II線故障啟動(dòng)約23ms,#2主變高壓側(cè)A相故障電流最大值達(dá)10.77kA,中壓側(cè)故障電流最大約27.85kA。故障啟動(dòng)后60ms,#2主變中壓側(cè)A相故障電流相位發(fā)生改變,高壓側(cè)故障電流幅值大幅增加,表明故障性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)換,此時(shí)#2主變高壓側(cè)A相故障電流最大值約47kA,中壓側(cè)故障電流最大值8kA。#2主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。

        3 故障過程及原因分析

        3.1 故障過程

        依據(jù)保護(hù)跳閘事件和監(jiān)控后臺(tái)事件記錄,事件動(dòng)作時(shí)序圖如圖3所示。

        圖2

        圖3

        3.2 一次設(shè)備故障初步分析

        #2主變A相變壓器高壓套管破裂,變壓器身明顯變形,變壓器3號(hào)冷卻器底部管道斷裂,變壓器油外泄,外部未見明顯放電、燒蝕痕跡。#2主變B、C相變壓器外觀檢查無異常,站內(nèi)其它設(shè)備無異常。對(duì)#2主變進(jìn)行A相油色譜分析,發(fā)現(xiàn)油色譜中總烴16450pm、乙炔5752 ppm、乙烯6523ppm,氫2737 ppm,均嚴(yán)重超標(biāo),分析為主變內(nèi)部電弧放電兼過熱。

        3.3 設(shè)備故障原因分析

        故障初期,220kV系統(tǒng)由于區(qū)外發(fā)生雷擊故障,導(dǎo)致龍泉站220kV母線A相電壓下降,#2主變差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)到穿越性故障電流,在220kV系統(tǒng)故障切除后,220kV母線A相電壓恢復(fù),隨后,#2主變發(fā)生區(qū)內(nèi)故障,220kV母線A相電壓再次下降,#2主變差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)到很大的差動(dòng)電流,動(dòng)作后切除#2主變,保護(hù)動(dòng)作正確,2#主變故障是由區(qū)外雷擊故障穿越后最終導(dǎo)致?lián)p壞造成。

        后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查試驗(yàn)及查閱歷次檢修試驗(yàn)情況,初步分析主變損壞原因是:220千伏龍灣Ⅱ線A相遭雷擊閃絡(luò),故障點(diǎn)距龍泉變0.6公里,線路單相接地故障最大峰值電流約55.6kA,引起#2主變中壓側(cè)故障最大峰值電流約27.85kA,高壓側(cè)故障最大峰值電流約10.77kA,持續(xù)時(shí)間51毫秒。本年度對(duì)#2主變抗短路能力進(jìn)行了校核,中壓側(cè)抗短路能力24.48kA,高壓側(cè)抗短路能力10.76kA,均遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)要求。線路故障時(shí)#2主變中壓側(cè)最大峰值電流超過其抗短路能力,高壓側(cè)最大峰值電流與其極限抗短路能力一致。在線路故障電流沖擊下,變壓器內(nèi)部繞組變形,進(jìn)而發(fā)展為內(nèi)部短路,短路電流的沖擊導(dǎo)致油箱變形,套管破裂。

        4 結(jié)論

        此次事故充分暴露出主變本身設(shè)計(jì)的抗短路能力不足,導(dǎo)致區(qū)外故障,引起主變差動(dòng)跋扈動(dòng)作,主變跳閘事件。隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和設(shè)備的老化,主變抗短路能力相應(yīng)發(fā)生變化,建議對(duì)主變的抗短路能力進(jìn)行重新核算,陸續(xù)改造為滿足要求的變壓器,為換流站安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

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