王連飛

(泉州山美水庫(kù)綜合開(kāi)發(fā)有限公司，福建 泉州 362000)

0 緒 論

山美生態(tài)電站位于壩后左岸下游約50m處，通過(guò)壓力鋼管從泄水錐閥前引水發(fā)電。生態(tài)電站裝有一臺(tái)臥式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量3000kW，額定流量7.45m3/s，年設(shè)計(jì)發(fā)電量673萬(wàn)kWh，是福建省首臺(tái)生態(tài)發(fā)電機(jī)組。

1 山美生態(tài)電站接入運(yùn)行方式介紹

生態(tài)機(jī)組出口開(kāi)關(guān)901接于山美10kVI段母線并列運(yùn)行，屬于泉州市地調(diào)管轄范圍設(shè)備。山美生態(tài)電站多次保護(hù)動(dòng)作跳閘介紹分析：

2 5月6日、10日山美4號(hào)機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因情況說(shuō)明

2.1 5月6日故障時(shí)保護(hù)裝置及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況分析

5月6日，雷雨天氣，下午4點(diǎn)20分，4#比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，904開(kāi)關(guān)跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，機(jī)組事故停機(jī)。經(jīng)查，從上位機(jī)的故障波形圖可以看出，出口側(cè)CT的A相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、c1)，B相電流波形稍微異常(波形圖中的b1)，而中性點(diǎn)CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形正常。從4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告數(shù)據(jù)得知，A相差流動(dòng)作值是2.96A,B相差流只有0.03A，C相差流動(dòng)作值是3.65A，A相差流值和C相差流值均大于差動(dòng)保護(hù)差流整定值1.03A，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)動(dòng)作。

5月6日下午4點(diǎn)20分前后，110kV山春線、山井線距離保護(hù)電流突變量啟動(dòng)、零序電流保護(hù)突變量啟動(dòng)。 根據(jù)以上資料，我們當(dāng)初分析4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因系電站及周邊區(qū)域雷雨天氣，110kV線路遭受雷擊，雷電波通過(guò)線路傳到#1主變耦合至10kV母線，雷電波諧波分量較大，引起4#機(jī)出口CT的A、C相電流波形畸變，使得出口側(cè)和中性點(diǎn)電流互感器產(chǎn)生差流，其數(shù)值已大于保護(hù)動(dòng)作整定值，比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。5月6日晚間，向地調(diào)申請(qǐng)對(duì)4#機(jī)保護(hù)動(dòng)作原因排查，4#機(jī)轉(zhuǎn)臨檢。組織檢修人員對(duì)4#機(jī)絕緣電阻及吸收比測(cè)量、定子繞組的泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均正常。而后向地調(diào)申請(qǐng)4#機(jī)開(kāi)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)行。

2.2 5月10日故障時(shí)保護(hù)裝置及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況分析

5月10日，雷雨天氣，中午1點(diǎn)25分，4號(hào)機(jī)比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，904開(kāi)關(guān)跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，機(jī)組事故停機(jī)。經(jīng)查，從上位機(jī)的故障波形圖可以看出，出口側(cè)CT的A相、B相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、b1、c1)，而中性點(diǎn)CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形也正常。從4號(hào)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告數(shù)據(jù)得知，A相差流動(dòng)作值是2.88A,B相差流動(dòng)作值1.03A，C相差流動(dòng)作值是4.01A，A、B、C三相的差流值均大于差動(dòng)保護(hù)差流整定值1.03A，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)動(dòng)作。

從4#機(jī)故障波形圖可以看出，母線PT三相電壓波形完好，未出現(xiàn)短路現(xiàn)象；4#機(jī)中性點(diǎn)CT的差動(dòng)保護(hù)電流Ia2、Ib2、Ic2電流波形也沒(méi)有較大變形；但4#機(jī)出口側(cè)CT的差動(dòng)保護(hù)電流Ia1、Ib1、Ic1電流波形有較大畸變。而5月10日中午1點(diǎn)25分前后，110kV山春線線路距離保護(hù)電流突變量啟動(dòng)、零序電流保護(hù)突變量啟動(dòng)。4#機(jī)連續(xù)兩次因外部雷擊影響后差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，且電流波形嚴(yán)重畸變，發(fā)電機(jī)出口與中性點(diǎn)差流4.013A遠(yuǎn)大于當(dāng)時(shí)發(fā)電狀態(tài)的額定電流3.43A，很有可能是電流互感器鐵芯飽和，但對(duì)于保護(hù)級(jí)10P10電流互器來(lái)說(shuō)，在此電流數(shù)值下不應(yīng)該出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，很有可能是差動(dòng)保護(hù)電流互感器二次繞組接線接錯(cuò)位置(出口側(cè)CT型號(hào)：LZZBJ9-10A2 20VA 300/5 1S1-1S2 0.5 2S1-2S2 10P10)。

本次4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，電站組織對(duì)差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的一、二次設(shè)備進(jìn)行全面檢查；經(jīng)查，4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)回路二次接線引自出口側(cè)CT的1s11s2，而此繞組是用于測(cè)量0.5級(jí)的，用于測(cè)量的電流互感器鐵芯在電流>1.2Ie時(shí)，鐵芯將接近飽和狀態(tài)；而保護(hù)級(jí)電流互感器10P10則在10倍的額定電流下誤差不超過(guò)10%，鐵芯未飽和，電流波形也不會(huì)畸變，重新對(duì)互感器伏安特性測(cè)試，錄得伏安特性如圖1所示。

圖1 伏安特性曲線圖

綜上所述，山美電站4#機(jī)因雷電波影響導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，根本原因是差動(dòng)保護(hù)回路二次端子接線出錯(cuò)，將本應(yīng)引自出口側(cè)CT用于保護(hù)級(jí)10P10繞組的2S1-2S2端子，錯(cuò)誤的引自出口側(cè)CT用于測(cè)量0.5級(jí)繞組的1S1-1S2端子。此處二次端子接線出錯(cuò)，安裝、調(diào)試、建設(shè)各方，投運(yùn)時(shí)未能認(rèn)真核對(duì)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

2.3 檢查情況和整改措施

1)對(duì)差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)所有電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)異常。

2)已全面檢查二次設(shè)備的接線情況，將4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)回路電流引接至保護(hù)級(jí)(10P10)繞組，并核對(duì)接線情況，開(kāi)機(jī)帶負(fù)荷時(shí)做向量圖。

3)為防止因雷電波影響造成差動(dòng)保護(hù)再次誤動(dòng)，將4#機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值調(diào)整為0.5Ie=1.72A(原定值0.3Ie=1.03A)[1]。

3 5月17日山美四號(hào)機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作原因情況說(shuō)明

3.1 保護(hù)裝置及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況分析

2020年5月17日18:03，4#機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，904開(kāi)關(guān)跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，4#機(jī)事故停機(jī)。經(jīng)查，4#機(jī)主保護(hù)裝置(EDCS-8130B0)的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作，負(fù)序電流動(dòng)作值I22=1.44A，該電流大于主保護(hù)裝置(EDCS-8130B0)的過(guò)負(fù)序過(guò)負(fù)荷整定值Id2=1.37A，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)動(dòng)作。

查看4#機(jī)保護(hù)定值單，4#機(jī)保護(hù)分主保護(hù)(EDCS-8130B0)和后備保護(hù)(EDCS-8130B1)兩部分，主保護(hù)和后備保護(hù)中均含有負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)：(1)主保護(hù)配備的負(fù)序過(guò)負(fù)荷用于報(bào)警，Id1負(fù)序電流Ifx1整定值0.5A、時(shí)限Td1為2s，報(bào)警；沒(méi)提供用于跳閘的第二組整定Id2的負(fù)序電流Ifx2及時(shí)限Td2的整定值，即用于跳閘的不應(yīng)投入。(2)后備保護(hù)配備的負(fù)序過(guò)負(fù)荷用于跳閘，負(fù)序電流整定值3.6A、時(shí)限6S，保護(hù)動(dòng)作后跳904開(kāi)關(guān)、跳MK、停機(jī)[2]。

而現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取4#機(jī)保護(hù)裝置窗口菜單，發(fā)現(xiàn)4#機(jī)主保護(hù)上的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)有兩個(gè)定值：①負(fù)序過(guò)負(fù)荷Id1 Ifx1= 0.5A 時(shí)限Td1=2S 對(duì)應(yīng)的控制字DS1投入；②負(fù)序過(guò)負(fù)荷Id2 Ifx2 =1.37A 時(shí)限Td2=0.5S 對(duì)應(yīng)的控制字DS2也投入了(這組整定值有誤，該組保護(hù)的控制字也誤投了)。5月17日傍晚，雷雨天氣，外部電力線路遭受雷擊時(shí)，由于僅4#機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，雷電波耦合至發(fā)電機(jī)形成回路，發(fā)電機(jī)微機(jī)保護(hù)對(duì)電流二次采樣時(shí)，通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部計(jì)算得出較大的負(fù)序分量電流，當(dāng)負(fù)序電流值大于整定值時(shí)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作。

這次就是主保護(hù)上的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)的第二組定值Id2 負(fù)序過(guò)負(fù)荷Ifx2 保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)而跳904開(kāi)關(guān)、跳MK、停機(jī)。查看微機(jī)保護(hù)顯示如：EDCS-8130B微機(jī)主保護(hù)屏顯示：負(fù)序過(guò)負(fù)荷DS2；EDCS-8130B微機(jī)后備保護(hù)屏顯示：負(fù)序過(guò)負(fù)荷DS2。

3.2 整改措施

1)主保護(hù)裝置上的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于報(bào)警：Id1負(fù)序電流Ifx1整定值0.5A、時(shí)限Td1為2s,控制字DS1投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

2)主保護(hù)裝置上的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于跳閘的：負(fù)序過(guò)負(fù)荷Id2 Ifx2 整定值1.37A調(diào)整為3.6A， 將Td2 時(shí)限0.5s調(diào)整為6S，動(dòng)作于跳閘的控制字DS2已退出，控制字最后一位“0”為“退出”。

3)后備保護(hù)裝置上的負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于跳閘的控制字DS2已投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

4 總結(jié)建議

1)加強(qiáng)作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，嚴(yán)格按照規(guī)范作業(yè)，提高作業(yè)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，增強(qiáng)作業(yè)人員的責(zé)任心。

2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的技術(shù)規(guī)范和安全監(jiān)督，安排好合理的工作人員，管控好每一步作業(yè)流程，每個(gè)環(huán)節(jié)至少2人確認(rèn)簽字，保證正確，方可進(jìn)入下一步環(huán)節(jié)，提高作業(yè)驗(yàn)收質(zhì)量，對(duì)每項(xiàng)工序形成全面的設(shè)備驗(yàn)收表格，每項(xiàng)驗(yàn)收，嚴(yán)格執(zhí)行要求，全面做好每項(xiàng)作業(yè)的三級(jí)驗(yàn)收。

3)完善設(shè)備標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)設(shè)備管理，元器件、壓板、端子排、熔斷器和交流直流空氣開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置、二次回路及相關(guān)的屏柜、箱體、接線盒應(yīng)設(shè)置正確恰當(dāng)?shù)臉?biāo)識(shí)，方便辨別和運(yùn)行維護(hù)。標(biāo)識(shí)打印，字跡應(yīng)清晰、工整，且不易脫色[3]。

4)強(qiáng)化《繼電保護(hù)安全措施票》在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中的作用，按要求在工作。

中使用《繼電保護(hù)安全措施票》設(shè)備試驗(yàn)要做好記錄，保護(hù)定值的整定值要在正常運(yùn)行限值和安全系統(tǒng)觸發(fā)整定值之間留有裕量,保護(hù)定值要多次試驗(yàn)核驗(yàn)并簽字確認(rèn)。