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“8.12” 500 kV福泉变500 kV I、II母线失压保护动作分析

jiang_0514  发表于 2009/7/14 12:08:43      1078 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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“8.12” 500 kV福泉变500 kV I、II母线失压保护动作分析
来源:赛尔电力自动化 总第75期
1引言

  随着电网的发展,电网的安全稳定运行对二次系统的依赖程度越来越高,一旦发生主保护不正确动作,将可能会造成系统大面积停电,甚至失稳。

  2007年8月12日19:54,500kV福泉变发生了一起因风冷控制回路接线错误,导致主变1组风机按温度启动方式下启动瞬间交流电源串入直流系统,使两套BP-2A母线失灵保护的失灵启动回路同时感受到干扰,同时因BP-2A母线装置抗干扰能力未达到设计要求,保护误动作出口跳闸,500kVI、II组母线失压的电网事故。

  2事故前的运行方式

  广东、广西、云南、贵州四省联网运行。

  福泉变500kV、220kV均处于正常运行方式。

  3事故经过

  2007年8月12日19时54分,500kV福泉变站内福施I回5011断路器、4号主变5013断路器、3号主变5021断路器、福青线5023断路器、福施II回5031、5032断路器、鸭福II回5041、5042断路器、鸭福I回5051断路器、贵福线5053断路器共十台断路器跳闸,500kVI、II组母线失压。

  图1福泉变500kV电气主接线图

  5012、5022、5052断路器保持运行。

  电源→500kV鸭福I回线→5052断路器向500kV贵福线送出负荷。

  电源→500kV福青线→500kV5022断路器→3号主变→213断路器→220kV母线。

  220kV母线→214断路器→4号主变→500kV5012断路器→福施I回送出负荷。

  3号主变发过负荷信号。

  19:58,500kV福泉变将上述情况汇报中调后,中调采取限电、试送等措施,于22:05恢复所有跳闸断路器。

  图2500kV福泉变事故后潮流图

  4保护动作分析

  (1)保护配置

  福泉变500kV母线保护:500kVI母BP-2A母线保护、II母BP-2A母线保护:

  福泉变500kV断路器保护:CSI-121A、LEP-921A。

  (2)收集到的主要资料

  现场人员检查保护:500kVI母BP-2A母差保护、II母BP-2A母差保护失灵保护同时动作出口,切除500kVI、II组母线上所有断路器。

  事故发生后对保护动作报文、故障录波进行调取。

  ①BP-2A母线保护。无任何报文:装置上“失灵保护动作”出口板上的“出口1-16”灯全部亮,证明母差保护未动,动作为失灵保护。

  ②断路器保护。CSI-121A保护报文为:SLCDCK,即失灵重动出口,断路器保护本身未动作,外部失灵跳闸经TJR去跳闸。LFP-92IA保护:LTST即三相联跳出口。非断路器本身保护动作,保护装置保护显示所有断路器、线路保护事故时模拟量均无异常。

  ③SOE报文。除了各开关变位、500kVI母BP-2A母线保护动作、500kVII母BP-2A母线保护动作报文外,同时还有:

  2007—8—1219:54:24—4443#主变I、II套保护风冷启动(n58)!

  2007—8—1219.54:27—5673#主变油流异常(n43)!

  2007—8—1219:54:27—9673#主变油流异常(n43)!复归

  2007—8—1219:54.31—293#主变冷却器电机故障(n37)!

  且以上4个信号在事故前、事故后只要3#主变风冷启动均会出现。

  (3)保护动作分析

  由以上保护、监控系统SOE报文可以分析出:

  ①排除了继电保护检修人员、值班人员“三误”的可能性。

  ②排除了一次系统故障的可能性(联系中调、地调,事故前电网运行稳定)。

  ③BP-2A母线保护的失灵动作出口,将500kVI、II母上的10个断路器全部跳开。

  ④确认此次事故的发生是由直流系统发生干扰引起,并针对“3号主变油流异常”信号多次出现的现象把3号主变风冷控制系统作为重点检查对象。

  4。1BP-2A母线保护检查结果

  事故后对500kVI、II母BP-2A母线保护进行了失灵动作脉冲展宽试验,检查BP-2A母线保护失灵动作延时是否为装置固有展宽10ms。通过微机试验台触点控制失灵开入的接通时间,检查该保护实际需要多长的开入时间能使失灵保护出口,试验结果如表所示。

  试验结果表

   I母BP-2A II母BP-2A

  动作时间 6ms可靠动作(做6次) 7ms可靠动作(做6次)

  动作时间 5ms做10次动作6次 5ms做6次动作3次

  试验发现失灵开入的接通时间小于10ms仍然能使保护出口动作。对失灵触点接入示波器进行监视,发现断开失灵开入外部触点后,失灵开入回路的电压有一个缓降过程(电容器放电过程),实际上延长了失灵开入的时间。通过波形判断,失灵开入回路的返回电压约为50~60V。失灵开入回路在保护内部使用的是光隔(光电隔离器),光隔为电流动作元件,动作电流约为2~3mA,故该母线保护的失灵开入回路灵敏度很高,不能有效地躲过直流回路的干扰。拔出保护的失灵开入插件,发现每路的失灵开入回路均并接有一个100nF的电容器(干扰吸收回路),由于电容器存在充放电过程,实际上展宽了失灵开入回路的时间,也同时展宽了外部干扰的持续时间。

  图3示波器试验图

  4。2干扰源查找过程

  在500kVI母BP-2A母线保护上接入干扰监视设备,监视点为:5011、5021、5031、5041断路器失灵开入回路,直流母线“+”对地回路、直流母线“_”对地回路。

  在2007年8月l3日l8时59分,监视设备捕捉到一个强烈干扰,如图4。

  图4示波器波形图

  干扰发生时调查组成员正在3号主变风冷控制箱监视,正好听到风冷控制系统有接触器起动,温度l起动风扇。查看监控后台记录,此时正好发出“3号主变l、2套保护风冷启动(n58)”、“3号主变油流异常(n43)”信号。

  此情况验证了事故调查方向确立时的判断:干扰源在3号主变风冷控制系统。

  通过对3号主变进行停电检查,发现控制箱内501。1接触器上K17、K18回路的两根接线接反,二次线为厂家原产配线,无后期改接现象。K17、K18两回路接反,造成了交流回路串入直流回路并产生干扰。

  通过上述分析,此次事故的原因为:#3主变A相第一组风冷控制回路接线错误,导致主变l组风机按温度启动方式下启动瞬间交流电源串入直流系统,使两套BP-2A母线失灵保护的失灵启动回路同时感受到干扰,而BP-2A母线装置抗干扰能力未达到设计要求,造成保护误动作出口跳闸。

  5事故暴露的问题及整改措施

  (1)暴露的问题

  ①#3主变A相第一组风冷控制回路中有错线,设备出厂验收把关存在问题;

  ②BP-2A母线保护抗干扰能力未达到设计要求,失灵保护启动回路展宽延时不够;

  ③基建单位在安装调试中,未按照接线图核对接线的正确性,在调试中没有做启动备用风冷系统试验;运行单位在对主变定检中,没有规范风冷系统的试验项目。

  (2)整改措施

  ①对网内其他变电站和电厂的500kVBP-2A型母线保护进行整改;同时针对BP-2B型保护与厂家沟通,拟订反事故技术措施计划并实施。具体为在母差失灵开入光耦前增加强电中间继电器(功率为5W),保证小脉冲不会造成保护误动;另外增加失灵开入回路脉冲的启动延时(增加20ms),确保能躲过可能遇到的长脉宽干扰脉冲;

  ②基建运行单位在投运验收中要把好关,在运行维护中规范定检项目,特别是在主变验收工作中完善备用风冷系统的验收项目;

  ③加大对直流系统瞬时接地和干扰的监测,继电保护人员要定期对相关信号进行监督分析,重点排查干扰源,消除潜在的隐患;

  ④对断路器失灵保护开入、线路保护开入、远跳通道开入等使用光耦的环节,对直流串扰概率较高的部位,做到在大修期间安排重点检查,进行动作功率及脉冲延时试验。

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