张河湾电站500 kV 5003开关跳闸原因分析及处理

2018-12-21李国宾金清山龙福海

水电站机电技术 2018年12期

李国宾，金清山，龙福海，任刚，李倩

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北石家庄 050300）

1 概述

河北张河湾蓄能发电有限责任公司位于河北省石家庄市井陉县境内，距石家庄市直线距离为53 km，公路里程为77 km。张河湾电站设计安装4台25万kW单级混流可逆式水泵水轮发电机组，总装机容量100万kW，以一回500 kV线路接入河北南部电网，主要承担系统调峰、填谷、调频、调相等任务，并且在电网故障甚至瓦解时，可以充当电网最佳的紧急事故备用和“黑启动”电源。

2 跳闸经过

2.1 故障前运行方式

500 kV张廉线路运行；5002、5003开关运行；1、2、3号主变压器运行，4号主变检修；1、2、3号机停机备用，4号机组检修；厂用电10 kV I段带II段由1003开关供电，III段独立运行由1002开关供电。

2.2 故障后运行方式

500 kV张廉线5003开关动作跳闸，3号机组失去备用。1、2号机正常备用，厂用电备自投正常动作，厂用电供电正常。

2.3 事情经过

4号机C修期间，张河湾公司根据《运检〔2016〕26号国网新源公司运检部关于印发密集型母线、励磁变过电流保护反事故措施及相关故障分析报告的通知》文件中“规划设计阶段第六条”内容的要求对4号机励磁变过流保护进行了改造。（该反措条文具体内容为：对于励磁变电源取自主变低压侧，且两台及以上主变压器共用一个断路器的接线方式，励磁变过电流保护配置宜为两段，I段短延时动作于停机同时断开励磁变低压侧断路器，II段长延时动作于断开励磁变各侧断路器。）

励磁变原过流保护逻辑为达到过流保护定值后延时T1（0.5 s）出口跳500 kV开关，改造后保护逻辑增加了过流保护短延时T2（0.2s），其出口方式为跳励磁变低侧开关、跳发电机出口开关、启动出口开关失灵保护。

2017年10月02日，保护改造后做4号机出口开关等开关的传动试验时发现4号机出口开关合上后立即跳开，同时保护装置上失灵保护动作LED灯亮。经分析，现场人员开始排查本次保护改造中的“励磁变过流保护启动出口开关失灵保护”的回路。

表1 报警信息表

经排查发现，启动失灵保护回路中-X451：3号和4号端子的短接连片（主变保护B柜）未拆除，导致启动失灵信号保持，因此4号机出口开关合闸后立即跳开。此短接连片是励磁变过流保护改造之后应拆除而未拆除的连片。

查明原因后现场人员立即进行处理，23：03：29，在正常解开-X451：3号和4号端子短接连片过程中，5003开关动作跳闸，3号机组失去备用。

3 缺陷处理

3.1 情况梳理

由于跳闸发生在拆除主变保护B柜中-X451端子排的3号、4号端子短连接片过程中，因此现场人员立即对该盘柜进行检查，重点排查保护出口的-X451端子排。

3.2 问题排查

（1）检查分析4号主变保护B盘柜内端子-X451端子排情况。其中，1～8号端子接线图如图1所示。

图1 5003开关跳闸回路X451：1～8号端子接线图

如图1所示，经现场核实，保护盘柜端子排-451：1、2号端子和5、6号端子是5003开关跳闸出口接线端子，其中1号2号端子利用短接片短接、5号6号端子利用短接片短接；1、2号端子为正极，5、6号端子为负极。3号、4号、7号端子为本次励磁变过流保护新接端子（其中，3号、4号用以启动机组出口开关失灵，7号作为“短延时T2跳磁场开关”回路直流220 V的正极）。

（2）检查工作区域附近端子，6号端子与相邻的7号端子间挡板左角稍有缺损，金属连片间距很小，约0.5 mm，存在端子连接片发生接触或者间隙放电的风险。

综上所述，该事件发生的可能原因为：现场人员在正常拆除3号、4号端子之间的连接片（基建期设置，历次维保螺丝均向紧固方向加固）时，螺丝刀的外力作用使端子排发生轻微变形、移动，继而6号和7号端子的短接连片发生瞬时接触或者间隙放电，最终7号端子的220 V DC正极电压串入5003开关跳闸线圈，跳闸线圈励磁，5003开关跳闸。