雷击导致机组发电甩负荷跳机分析与处理

2018-03-24赵雪鹏张一波朱传宗李永杰

水电站机电技术 2018年12期

赵雪鹏，张一波，朱传宗，钱力，李永杰

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北石家庄 050300）

1 故障发生经过

张河湾电站位于河北省石家庄市井陉县境内，是一座日调节纯抽水蓄能电站，电站枢纽工程包括上、下水库、输水系统、地下厂房、开关站等。电站单机容量250 MW，总装机容量1 000 MW，安装了4台单级可逆式水泵水轮发电机组，以一回500 kV线路接入河北南部电网。

2017年 08月 15日 17：14，500 kV 张廉线5002、5003开关A相动作跳闸，自动重合闸成功。随后1、4号机组各甩220 MW负荷到旋转备用，值班员执行停机流程，机组达到停机稳态。厂用电运行方式正常。

监控出现如下报警信息：

17:14:25 211 光差1保护（差动保护）动作；

17:14:25 220 光差2保护（接地距离一段）动作；

17:14:25 224 5002开关A相、5003开关A相跳开；

17:14:25 963 5002开关A相合闸；

17:14:26 211 5003开关A相合闸；

17:14:26 208 1号机出口开关分闸，机组停机；

17:14:26 353 4号机出口开关分闸，机组停机。

运维人员立即查看历史记录，检查现场设备，发现500 kV张廉线A相避雷器动作一次。500 kV光差I保护动作，500 kV光差II保护动作，两套保护动作跳开5002开关A相、5003开关A相，后单相重合成功，保护装置及重合闸装置正确动作，检查5002开关、5003开关重合闸定值分别为0.6 s、0.9 s，重合闸动作时间均正常。1号发变组保护装置检查无保护动作，4号发变组保护装置检查无保护动作。

2 事故情况检查

（1）情况梳理：梳理分析可能导致缺陷发生的各种因素。

1）线路故障导致保护动作，机组发电解列。

2）监控流程设置不合理。

（2）问题排查：对可能导致缺陷发生的各种因素检查分析（排除法、直观法、试验法、待跟踪）。

1）现场保护装置检查情况：

500 kV光差I保护动作，500 kV光差II保护动作，2套保护动作跳开5002开关A相、5003开关A相，后单相重合成功，保护装置及重合闸装置正确动作，检查5002开关、5003开关重合闸定值分别为0.6 s、0.9 s，重合闸动作时间均正常。

1号发变组保护装置检查无保护动作，4号发变组保护装置检查无保护动作。

2）监控系统流程情况检查：

经查，监控系统机组顺控流程设置有发电甩负荷流程，当机组发电工况运行时，如果发生GCB分闸或500 kV开关分闸或当500 kV开关发生单相分闸，且分闸时间大于0.1 s，将会激活机组甩负荷流程，流程首先会断开机组GCB，机组转到旋转备用状态。

3 原因分析

本次事件的直接原因为电站区域遭遇雷雨天气，张廉线受雷击发生瞬时故障，导致5002、5003开关A相跳开。

本次事件的间接原因为监控系统机组甩负荷流程设置不合理，在流程输入条件中，判断500 kV开关5002/5003若有开关单相分闸，延时0.1 s触发机组甩负荷流程，而500 kV开关重合闸定值分别为0.6 s，0.9 s，监控延时无法躲开开关重合闸固有时间，从而导致1号、4号机组GCB断开，机组与电网解列。

事件发生后，张河湾公司立即与监控厂商原调试督导联系，确认了当时在监控系统甩负荷流程设计中，未考虑500 kV开关重合闸的情况，仅是片面认为500 kV开关缺相运行即为故障状态，机组应在此情况下与电网尽快解列，而0.1 s的延时设置仅是考虑了对500 kV开关位置信号突变进行滤除的因素。

4 故障机理复原

从500 kV线路两套光差保护、5002开关重合闸、5003开关重合闸的动作情况来看，保护动作正确，重合闸动作正确。在张廉线A相遭遇雷击后，跳闸后重合，故障持续时间为47 ms，为瞬时故障，保护及重合闸装置反应正确，切除故障后恢复了线路三相全相运行。故障点情况由河北省电力公司检修公司安排进行巡线查找。

1号发变组保护检查无异常，4号发变组保护检查无异常，均未有保护动作。

1号机组处于发电工况运行时，如遇机组GCB偷跳或5002开关单相断开，机组甩负荷流程将被触发（4号机组与此类似）。

由于甩负荷流程触发后，1号、4号机组均出现了过速报警，值守人员遂将2台机组转停机。