某海上风电场线路保护跳闸事故分析及预防

2021-12-06潘博闻马成久

东北电力技术 2021年11期

李琛，潘博闻，马成久

(1.辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳 110179；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006)

分析和查找线路保护装置动作的原因, 保证线路保护装置可靠运行, 是线路保护现场工作者日益关心的问题。本文针对某海上风电场海上升压站在主变压器(以下简称主变)倒送电期间发生线路保护跳闸的事故，详细分析原因、总结经验，并提出了相应的处理办法和预防措施。

1 事故过程

某海上风电场海上升压站220 kV海缆采用双重化设计，配置2套线路保护装置。A套海缆线路保护装置采用南京南瑞继保工程技术有限公司生产的PCS-931SA-G型线路保护；B套海缆线路保护装置采用长园深瑞继保自动化有限公司生产的PRS-753-A-G型线路保护。

2020年1月15日22时，某海上风电场运行人员接到调度指令后，开始对主变进行冲击。22：42：19，在对主变首次冲击的过程中海缆线路开关跳闸，线路失电。

事故发生后现场人员立即检查所有相关设备及保护装置，发现海缆线路保护B套装置显示保护动作C相跳闸、单跳失败三跳、保护动作A、B、C三相跳闸，保护装置具体显示内容如图1所示。其他保护装置均未见动作，一次设备未见异常。

图1 B套装置保护动作信息报告

现场调取线路保护装置的动作波形(见图2)与故障录波装置波形(见图3)进行对比分析[1]，发现跳闸前各相电流电压波形均显示正常。故障录波装置在保护动作时收到由保护装置发出的A、B、C三相跳闸指令，并且三相跳闸指令同时返回。线路保护装置在保护启动1 ms后，装置C相跳闸回采开入信号异常，C相持续有电流，157 ms满足装置单跳失败三跳保护逻辑，158 ms保护动作A、B、C三相跳闸。由此得出此次跳闸事故可能由于海缆线路B套保护装置误动作引起。

图2 线路保护装置动作波形

图3 故障录波装置动作波形

2 原因分析

现场人员联系长园深瑞继保自动化有限公司的技术人员，获知该公司在2019年主动上报过一起 220 kV 及以上电压等级部分型号常规线路保护装置运行缺陷的情况。此型号线路保护装置的74LVTH16245驱动芯片在电源异常波动后，极端工况下引起出口回路驱动器保持异常电平，220 kV此型号线路保护装置在重合闸功能退出时存在误动风险[2]。

上述部分型号中包括某海上升压站采用的PRS-753A-G型线路保护，而线路保护中的重合闸功能也依据调度继保通知单设置为退出。

考虑某海上升压站采购安装工作主要集中于2019年，为防止现场使用的线路保护装置因装有问题驱动芯片而引起误动，现场根据厂家提供的方式进行检查。发现某海上升压站保护装置使用的插件已经是整改过后的插件(整改后插件型号膜后端有白色圆点如图4所示)，不存在误动风险。

图4 整改后的插件型号膜

在排除上述情况后，进一步分析事故原因为线路保护装置C相跳闸回采开入信号存在硬件故障。现场将线路保护装置对应的回采开入信号插件拆下检查，发现保护CPU插件的内部插针存在异常弯曲情况，如图5所示。

图5 保护装置插件插针弯曲情况

根据厂家提供的资料，第1排插针为启动电源端子，其出现弯折并与第2排插针直接短接，被短接的端子为C相跳闸回采开入信号端子。

微机保护装置的硬件自检包括故障发现和故障定位。通常主要检测的内容包括CPU、存储器、输入输出通道、开关机插件的接触强开等[3]。PRS-753A-G装置厂家技术使用说明书中提到自检包含硬件与软件2种方式，同时进行，相互独立，当发现装置中重要部件有故障或工作状况异常时，能及时输出报警信号，并闭锁相应出口，硬件原理如图6所示。装置自检信息中包括“保护CPU插件异常”信息，但在插针弯曲造成回采开入信号异常时，自检功能未能做出报警与闭锁出口。