一起因开关拒动引起的停电事故分析

1 事故前运行方式

220kV鸭仔塘站#1主变三侧在I母运行, #2主变三侧在II母运行, #1主变高、中压侧中性点接地, 220kV双母线并列运行, 220kV茅鸭线在I母运行, 220kV带鸭线在II母运行, 110kV双母并列运行, 110kV鸭南线、鸭龙I线、鸭西I线、鸭荔I线在I母运行, 110kV鸭天线、鸭龙II线、鸭荔II线、鸭西II线在II母运行。110kV旁路在冷备用, 10kV单母分段运行, 10kV分段1003开关鸭仔塘线1021开关、10kVSVC设备在热备用, #1、#2站用变分别提供站用电电源。

天涯站#1主变110KV中性点接地运行, #2主变不接地;荔枝沟站、河西站、亚龙湾站、鹿回头站、田独站为110KV终端站, 各主变均不接地运行。地区电网主接线图如图1。

2 事故经过

2008年12月21日16:18:44, 地区220kV鸭仔塘站的110kV鸭龙Ⅱ线 (终端线) 发生转换性接地短路故障, 鸭仔塘侧保护动作出口, 由于开关拒动, 造成鸭仔塘站两台主变三侧开关及110kV鸭荔Ⅱ线荔侧开关、110KV鸭天线天侧开关、110kV鸭南线南侧开关跳闸, 同时110kV河西站#1主变、荔枝沟站#1主变、天涯站#1主变、亚龙湾站#1、#2主变跳闸。事故导致220kV鸭仔塘站110kV母线失压, 110kV田独站、亚龙湾站、河西站、鹿回头站全站失压, 110kV荔枝沟站、天涯站部分失压。系统周波由事故前50.12Hz上升到50.88Hz。与此同时, 南山电厂#2机组滑油供油低保护动作跳#2双机、励磁变压器过流保护动作跳#4机。

17:10恢复鸭仔塘站#1、#2主变及110kV出线送电。事故造成损失负荷95.57MW, 减供负荷48.5%, 损失电量9.2万kWh。

经事故检查, 发现110kV鸭龙Ⅱ线开关跳闸线圈烧。事故巡线, 发现110kV鸭龙Ⅱ线#56-57塔间架空地线断成5段。一段断落落地, 两段分别挂在#56-57塔间B、C导线上, 两段在#56-57塔上。

3 保护动作情况分析

根据故障录波图和保护打印报告分析:110kV鸭龙Ⅱ线因架空地线腐蚀断落, 发生多次转换性故障。由于鸭龙Ⅱ线鸭侧开关拒动, 远后备鸭仔塘#1、#2主变保护、110kV鸭荔Ⅱ线荔侧保护、110KV鸭天线天侧保护、110kV鸭南线南侧保护相继动作切除故障。

鸭龙Ⅱ线鸭仔塘侧:故障初始A相接地故障, 200mS时转换成AB接地故障, 584mS时为ABC三相接地故障, 2188mS时为BC相接地故障, 3202mS时为BC相间短路故障, 3583mS时为BC相接地故障, 4675mS时为C相接地故障, 5302m S时为BC接地故障, 7709mS时为BC相间短路故障, 转换故障类型达9次之多。8315mS时故障由远后备保护切除。故障时PSL-622C保护装置302mS时零序II段、接地距离II段保护动作出口, 551mS时三跳失败;6067mS时零序II段保护再次动作出口, 三跳失败;7773mS时过流I段保护动作出口, 三跳失败。亚龙湾侧为负荷侧不设保护, 保护动作正确。

鸭仔塘#1主变:故障时#1主变接地运行, 110kV鸭龙Ⅱ线发生转换性故障, 转换故障类型9次, 故障电流很不稳定, 中压侧A、C相电流波动范围0A～1285A, 且断断续续, 时有时无, B相电流波动范围700A～12 85A, 高压侧零序电流波动范围60 A～360A, 致使对故障点有1.27倍灵敏度的零序Ⅱ段保护 (一次整定值:IO=200A;1时限:1.8 s, 跳1 10 kV母联;2时限:2.1 s, 跳1 1 0 k V侧;3时限:2.4s, 跳三侧) 无法动作;7015mS时IB=1285A, #1主变PST1200保护A、B屏中侧复压过流保护才 (一次整定值:I=780A, 1、2时限:7.0s, 跳主变三侧) 出口动作跳主变三侧开关;8264mS时, 3U0=22 7V, #1主变PST1200保护A、B屏零序过压保护 (整定值:3U0=180V) 出口, 保护动作正确。注:复压过流保护作为主变最后一级保护, 动作时间很长, 动作后直接跳主变三侧, 跳110kV母联依靠动作时间较短的高压侧相间距离Ⅱ段和零序电流Ⅱ段。

鸭仔塘#2主变:故障时#2主变不接地运行, 110kV鸭龙Ⅱ线发生转换性故障, 转换故障类型9次, 中压侧相电流波动范围181～545A, 致使中压侧复压过流保护Ⅰ段和Ⅱ段 (一次整定值:I=780A, 1、2时限:7.0s, 跳主变三侧) 无法动作;8264m S时, 3U0=2 0 4 V, #2主变P S T 1 2 0 0保护A、B屏零序过压保护 (整定值:3U0=180V) 出口, 保护动作正确。

鸭南线南山侧:鸭龙Ⅱ线故障发生7 60 2 mS时, 鸭南线上电流达到8 9 0 A, 3 I 0=961.7A, 7665mS时PSL-621D保护装置零序Ⅱ段保护动作出口跳A BC相开关, 11330mS时重合闸动作出口 (检无压) , 由于鸭龙Ⅱ线故障没有切除, 11338mS距离后加速永跳ABC相开关。保护动作正确。

天涯站:鸭龙Ⅱ线故障发生6619mS时鸭天线天侧PSL-621D保护装置零序Ⅳ段保护出口永跳线路ABC相开关, 重合闸不动作 (永跳闭锁重合闸) , 由于鸭龙Ⅱ线故障尚未切除, 7204mS时天涯#1主变PSL-1200保护装置零序Ⅰ段保护动作出口跳主变两侧 (定值:60A, 3.6S) 。保护动作正确。

荔枝沟站:鸭龙Ⅱ线故障发生2114mS时, 鸭荔Ⅱ线荔侧保护装置零序Ⅳ段保护出口永跳线路ABC相开关, 重合闸不动作 (永跳闭锁重合闸) , 保护动作正确。鸭龙Ⅱ线故障发生2510mS时, 因保护启动时间不一致, 此时接地运行的鸭仔塘#1主变已经跳开, 110kV电网局部失去中性接地点, 造成荔枝沟站3U0升高到240V左右, #1主变保护装置间隙过压保护Ⅰ出口跳主变两侧。荔枝沟站#2主变与#1主变正常分裂运行, 因此#2主变3U0未升高, 间隙过压保护不动作。

河西站主变:110kV电网局部失去中性接地点, 造成3U0升高后, #1主变保护装置 (PSL-1200) 间隙保护Ⅰ、间隙保护Ⅱ出口跳主变两侧 (520mS, 定值:180V, 0.5S) 。保护动作正确。#2主变间隙零序过压保护只发告警信号, 不出口跳闸 (跳闸靠间隙零序过流保护) , 因此#2主变间隙零序过压保护事故时有发信记录但不动作跳闸。

鹿回头站主变:110kV电网局部失去中性接地点, 造成3U0升高后, #2主变保护装置间隙保护Ⅰ、间隙保护Ⅱ出口跳主变两侧。保护动作正确。但#1主变间隙保护未动作, 现场检查发现#1主变3U0回路的外部接线错误 (接成了2U0) , 故间隙零序过压保护没有动作。

亚龙湾站主变:110kV电网局部失去中性接地点, 造成3U0升高后, #1主变保护装置 (WBH-811) 间隙保护出口跳主变两侧。#2主变保护装置 (WBH-811) 间隙保护出口跳主变两侧 (中后备500mS, 定值:180V, 0.5S) 。保护动作正确。

田独站主变:田独站目前仅有单台主变。110kV电网局部失去中性接地点, 造成3U0升高后, 因#1主变只投间隙零序过流保护, 未投入间隙零序过压保护, 因此间隙零序过压保护未动作。

南山电厂跳机情况:故障发生后, 因110kV鸭龙Ⅱ线鸭侧开关拒动, 引起南山电厂#2发电机机端电压最低降至6.7kV (额定电压为11kV) , 发电机滑油泵电机电磁转距迅速下降, 导致发电机滑油系统供油压力下降到6psi (保护动作值11.6psi) , 发电机滑油系统油压低引发#2发电机开关跳闸。#2发电机开关跳闸联关#4联合循环机组A、B挡板, #4发电机励磁变过流保护动作跳开#4发电机开关。

4 暴露问题

4.1 鸭龙Ⅱ线鸭侧开关跳闸线圈年久老化

此开关 (型号LW6A-110I, 平顶山高压开关厂制造) 虽为1995年投运, 但线圈为1992年产品, 至今16年, 已经年久老化。

4.2 部分不接地运行变压器的间隙保护投退原则不统一

田独站#1主变只投入间隙零序过流保护, 不投间隙零序过压保护;河西站#1主变间隙零序过流和间隙零序过压保护动作后均跳主变, 但#2主变间隙零序过流保护动作后跳主变, 间隙零序过压保护动作后不跳主变, 只发信号。

4.3 鹿回头站#1主变3U0回路外部接线错误

事故后经现场检查, 鹿回头站#1主变3U0回路的外部只接入了A相和B相电压, 未接入C相电压, 实际接成了2U0。

4.4 地区网架结构薄弱环节未有效解决

该地区110kV供电网络接线复杂, 而能够提供优化电网结构的大茅220kV变电站110kV线路因线路走廊用地等条件制约, 仍迟迟不能按期开工, 也造成110kV电网方式安排的困难, 影响了重点城市安全供电。

5 整改及防范措施

(1) 更换和检查同类型开关。举一反三全面检查地区该类型的开关跳闸线圈, 对同类型的开关进行预防性试验检查, 尤其关注断路器分合闸线圈的绝缘电阻和直流电阻测试, 杜绝类似事故再次发生。 (2) 统一变压器间隙保护的投退原则。要求都同时投入间隙零序过流保护和间隙零序过压保护的, 动作后跳主变各侧。田独站现#1主变已投入间隙零序过压保护跳闸功能;河西站现已联系生产厂家, 计划近期对#2主变间隙零序过压保护软件进行升级, 将其投入出口跳闸。 (3) 纠正鹿回头站主变3U0回路的外部接线。 (4) 争取早日解决大茅站110千伏接入问题。

摘要：2008年某地区电网发生一起因开关拒动而引起的越级跳闸, 继而造成多个变电站失压的停电事故。本文介绍了事故起因和经过, 对保护动作情况进行了详细的分析, 并就事故暴露的问题提出了整改措施。

关键词：转换性,开关拒动,保护动作