幾起母線差動保護誤動作的情況分析

引言

近年來,華陽礦區(qū)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,供電網(wǎng)絡(luò)逐年拓展,已形成一個規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電力系統(tǒng)。其輸送容量也不斷增大,系統(tǒng)停電事故對電網(wǎng)、設(shè)備、人身的安全威脅性更是逐步加劇,由此停電事故造成的損失也越來越嚴重。各發(fā)、變、供電單位需警惕惡性事故的發(fā)生,認識到供電安全工作的重要性、緊迫性。

華陽礦區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部各區(qū)域供電電源都是僅來自礦站的唯一供電電源,一礦區(qū)域、二礦老區(qū)、三礦區(qū)域、新景礦區(qū)域、五礦區(qū)域,各區(qū)域的系統(tǒng)電源均取自礦站35kV雙母線,供電線路多達13條,其中各礦站室和區(qū)域之間還存在相互交叉的情況,而且多是串連型供電模式,一旦上級站室發(fā)生誤操作或設(shè)備事故,下級或下幾級站將全部失電,存在電網(wǎng)穩(wěn)定性差、主樞紐站供電安全性低等問題。

母線差動保護作為變電站母線的重要保護,發(fā)生事故的概率相對較低,但母線作為重要樞紐站負荷分配的中心,故障所帶來的影響和破壞力又是巨大的,因此,母線設(shè)備及保護的安全穩(wěn)定運行對系統(tǒng)持續(xù)發(fā)、供電具有非常重要的意義。同樣,母線差動保護動作跳閘事故也會影響到整個供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,因此,母線差動保護的安全運行在一定程度上是提升煤礦供電安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

母差保護能快速有效隔離故障母線,確保非故障母線安全穩(wěn)定運行,有效提升變電站供電可靠性。隨著GIs封閉式組合電器廣泛應(yīng)用于供電系統(tǒng),配備相應(yīng)的母線差動保護就顯得勢在必行,但是,連續(xù)發(fā)生的幾起母線差動保護跳閘事故,給華陽礦區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn),針對這些問題,筆者運用實踐所學(xué)經(jīng)驗,結(jié)合理論知識,對所發(fā)生的問題進行了分析,希望能提前預(yù)防事故發(fā)生,有效保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1母線差動保護誤動作及原因分析

1.1二次回路絕緣下降導(dǎo)致母線差動保護誤動作

(1）事故經(jīng)過描述。2016年7月19日,陽泉地區(qū)大范圍高強度降雨達22h,由普通的V級藍色預(yù)警變更為Ⅱ級暴雨橙色預(yù)警,最后變更為I級紅色預(yù)警。突然礦站110kV母線差動保護動作,全站停電,由于礦站110kV母線使用絕緣性能較好、滅弧能力強、介電強度高的sF6介質(zhì),使用母線、開關(guān)、刀閘、互感器有機組合成一體的氣體絕緣全封閉GIs配電裝置,大雨對母線內(nèi)設(shè)備的影響微乎其微,母線內(nèi)部設(shè)備絕緣下降的可能性很小,基本上可排除一次設(shè)備故障。事故后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場模擬屏上礦站2#主變114-2刀閘及114-1刀閘事故時刻發(fā)生了變位狀況,但實際并沒有進行操作,站內(nèi)后臺系統(tǒng)及保護測控裝置均沒有操作記錄。綜合以上原因,判定現(xiàn)場沒有對兩個刀閘進行相關(guān)操作,是礦站110kV系統(tǒng)2#主變刀閘GIs設(shè)備機構(gòu)發(fā)生誤動作。

(2）事故造成的影響。本次事故造成集團公司電網(wǎng)大面積停電,華陽集團礦區(qū)電網(wǎng)35kV降配電室所屬28個降壓站全部停電,導(dǎo)致本部所有區(qū)域礦井、電廠、醫(yī)院等重要用戶全部停電,時間長達20min,坑下全部撤人,損失巨大,嚴重影響了集團公司本部所有礦井及地面單位的安全生產(chǎn),屬于重大安全停電事故。

(3）事故原因分析。事故后和廠家對2#主變114-2Ds刀閘的分合聯(lián)鎖機構(gòu)進行排查時,發(fā)現(xiàn)114-3Ds刀閘機構(gòu)箱進水,通過現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)114-3Ds刀閘與114-2Ds刀閘聯(lián)鎖接點16與電源接點17短路,控制線絕緣為0.3M0,導(dǎo)致刀閘回路導(dǎo)通,使刀閘誤分。事故后和廠家對2#主變114-1Ds刀閘的分合聯(lián)鎖機構(gòu)進行排查時,通過現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)114-3Ds刀閘與114-1Ds刀閘聯(lián)鎖接點30與電源接點17短路,控制線絕緣為0M0,導(dǎo)致114-1Ds刀閘回路導(dǎo)通,使刀閘誤合。綜合以上兩點原因,判定礦站110kV系統(tǒng)2#主變114-2和114-1刀閘GIs設(shè)備機構(gòu)發(fā)生誤動作,所以這兩個故障點是礦站110kV母線Ⅱ母小差、大差差動保護動作的根本原因,也是造成兩次跳閘事故的誘因。母線帶負荷拉合隔離開關(guān)是導(dǎo)致母線大差保護動作的主要原因。

1﹒2二次接線未接入裝置引起母線差動保護誤動作

(1）事故經(jīng)過描述。本次事故有3個故障點:北頭嘴站北吳1#線308開關(guān)C相電流互感器,礦站342開關(guān)C相穿墻套管,馨瑞家園站母聯(lián)300開關(guān)A相電流互感器。整個事故分為3個階段:第一個階段是北吳2#線路遭受雷擊造成差動保護跳閘,同時雷電波入侵北頭嘴站造成礦北雙線進線開關(guān)電流Ⅱ段保護跳閘,308開關(guān)C相電流互感器被擊穿:7min后第二個階段,是馨瑞站300開關(guān)電流互感器爆炸引發(fā)礦馨線速斷保護動作,同時礦站35kvI段母差保護動作跳閘,1min后,礦劉2#線C相支柱瓷瓶絕緣下降系統(tǒng)C相接地,引起線路AC相短路,差動保護動作跳閘:21min后第三個階段,礦北2#線312開關(guān)電流Ⅱ段保護跳閘,北頭嘴站斷開3I8開關(guān),系統(tǒng)C相接地消失。

(2）事故造成的影響。本次事故造成集團公司電網(wǎng)大面積停電,華陽集團礦區(qū)電網(wǎng)1I個降壓站停電,影響到2個主要區(qū)域礦井全部停電,3個主要區(qū)域礦井單回路供電,內(nèi)部電網(wǎng)3個電廠全部停電,時間長達1Imin,嚴重影響了各礦的安全生產(chǎn),屬于重大安全停電事故。

(3）事故原因分析。雷雨天氣導(dǎo)致礦站35kv母線差動保護動作,事故后對變電站35kvⅠ段母線設(shè)備進行全面排查,對相應(yīng)母線段進行耐壓試驗,沒有發(fā)現(xiàn)損壞及放電痕跡,通過調(diào)取現(xiàn)場開關(guān)變位,發(fā)現(xiàn)礦站35kv一回出線礦馨線路發(fā)生了跳閘,但故障點并不在母差保護動作范圍內(nèi),對發(fā)生跳閘的開關(guān)進行了全面檢查,設(shè)備正常,35kvI段母線送電后正常,一次設(shè)備正常。對35kv母差保護二次回路進行全面檢查,并調(diào)取母差保護裝置故障錄波圖及現(xiàn)場接線圖,發(fā)現(xiàn)母差保護動作主要原因是礦站礦馨線路二次電流回路沒有接入礦站35kv母差保護裝置,結(jié)合母差保護原理,在礦馨1#線路發(fā)生A、B相短路時,礦站35kvI段母線母差保護裝置內(nèi)部流入和流出的故障電流不平衡,母線大差比率差動判別為母線區(qū)內(nèi)故障,造成礦站35kv母差保護I段母線出現(xiàn)差流,這是礦站35kvI段母線差動保護動作跳閘的主要原因。

1.3調(diào)試錯誤引起母線差動保護誤動作

(1）事故經(jīng)過描述。五礦廣場降壓站開展GIS封閉式組合電器改造工程,施工結(jié)束后進行母差保護調(diào)試工作,調(diào)度值班員突然發(fā)現(xiàn)該地區(qū)開關(guān)變位異常,負荷突降為零,查閱故障錄波器顯示系統(tǒng)正常,沒有壓降,沒有短路電流。上級站雙回線路出線開關(guān)運行正常,立即聯(lián)系廣場降壓站了解現(xiàn)場實際情況,現(xiàn)場匯報設(shè)備運行正常,是保護調(diào)試出現(xiàn)失誤導(dǎo)致母線跳閘,要求立即組織線路送電。

(2）事故造成的影響。本次事故造成集團公司五礦區(qū)域電網(wǎng)大面積停電,華陽集團礦區(qū)電網(wǎng)5個降壓站全部停電,本區(qū)域礦井、電廠、醫(yī)院等重要用戶全部停電,時間長達5min,嚴重影響了區(qū)域礦井安全生產(chǎn),屬于重大安全停電事故。

(3）事故原因分析。事故后發(fā)現(xiàn)繼保人員在做母差保護試驗前,沒有及時將保護裝置跳閘硬壓板退出,在對母差保護裝置進行送電調(diào)試時,二次接線錯誤導(dǎo)致裝置內(nèi)部出現(xiàn)了差流,造成母差保護動作跳閘。裝置內(nèi)部所有保護壓板均在投入狀態(tài),突然35kv母差保護動作,全站停電。

2解決措施及建議方案

母差保護的跳閘事故多是設(shè)備維護不到位造成的,為預(yù)防同類事故再次發(fā)生,針對上述原因分析,并根據(jù)多年現(xiàn)場工作經(jīng)驗,確保微機保護及自動裝置可靠運行應(yīng)從以下幾個方面入手:

2.1加強微機保護裝置的校驗工作

保護裝置的校驗工作必須落到實處,要充分利用對設(shè)備進行校驗的機會,認真、徹底檢查設(shè)備,保證校驗質(zhì)量,做到校必校好。試驗組既要注重對保護裝置本體的檢查,同時也必須保證附屬元件和二次回路的校驗質(zhì)量。

2.2增強專業(yè)人員素質(zhì)

關(guān)于母差等重要保護的知識,相關(guān)專業(yè)人員要認真學(xué)習(xí),刻苦鉆研。管理部門應(yīng)組織有關(guān)人員進行教育培訓(xùn),提高繼保人員的安全觀念和技術(shù)水平,提高專業(yè)人員的責(zé)任心和設(shè)備的應(yīng)用水平。工作負責(zé)人應(yīng)認真把關(guān),熟悉工作內(nèi)容和安全措施,工作不細致將造成較大的停電事故,所帶來的損失是巨大的,尤其是面對煤礦這一重要用戶的供電,來不得半點馬虎。

2.3提升設(shè)備運行維護水平

各單位對母差保護在變電站安全穩(wěn)定運行中的重要性認識不足,沒有想到二次回路不接入裝置會造成母差保護動作跳閘。保護裝置正常投運后,相關(guān)單位要定期維護,并時時加強監(jiān)視,否則某一元件損壞,仍能造成嚴重的停電事故。

3結(jié)語

母差保護作為變電站母線的重要保護,任何差錯或維護不到位都可能導(dǎo)致大面積停電事故的發(fā)生,礦井安全供電將面臨嚴重挑戰(zhàn)。因此,要加強對繼電保護專業(yè)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的培養(yǎng),提高其業(yè)務(wù)技能和故障處理能力,確保華陽礦區(qū)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。