蓮花發電廠蓮湖線162開關跳閘故障分析

李紅巖　谷永紅

摘 要：本文通過對一起開關跳閘原因的分析，探討了常規繼電器的使用問題，為電廠保護改造時繼電器的選型提供有益的提示。同時，通過事故分析，驗證了電網穩控裝置投入使用的必要性。

關鍵詞：信號繼電器；跳閘；振蕩解列裝置

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

黑龍江蓮花電站位于中國黑龍江省海林市三道河子鄉木蘭集村與林口縣蓮花村交界處，距牡丹江市210km，總庫容42億m3，是黑龍江省最大的一座水電站。石壩長902m，最大壩高71.8m，裝機55萬kW，設計年發電量7.97億度，是一座以發電為主，有防洪、灌溉、航運、養殖等效益。該電站隸屬于牡丹江水力發電總廠，電站裝機容量為4×137.5MW，是黑龍江省唯一一座大中型水電廠，由黑龍江省電力有限公司控股，做為黑龍江電網的核心調峰機組使用。

蓮花發電廠建成投產之初，由于水量相對較小，加之電網調峰關系，不能保證時刻發電，為保證下游大片農田及其他方面的灌溉用水，專門安裝兩臺容量為1.6MW保流1、2號機組，并由蓮湖線經牡丹江電業局蓮花變電所送至系統上，同時該線路還作為蓮花發電廠廠用電的后備電源，必要時可以由蓮花變經蓮湖線反送電，以保證廠用電的安全，因此說，蓮湖線重要性不言而喻。

2000年，牡丹江地區調度經分析論證，認為蓮花保流小機組做為小型地方電源，運行相對不夠穩定，容易發生系統震蕩，為提高系統運行可靠性，要求在蓮花電站廠用III段安裝了JWKZ-I型穩控裝置及相關的信號及音響回路，以防止保流機組運行不穩定影響系統或者系統振蕩影響廠用系統時跳開162開關，將保流小機組與電網分開。

自2006年開始，蓮湖線162開關經發生了數次不明原因，沒有任何音響和信號的跳閘事故，嚴重威脅了蓮花發電廠廠用系統的安全運行，蓮花廠檢修維護人員幾次故障排查，均沒有發現原因，但是每次跳閘故障后，運行人員再次并網發電，仍然能夠正常運行，故將此問題一直拖延至今。

2007年11月25日早4時02分，蓮湖線162開關又再一次突然跳閘，無語音提示，無報警信號，模擬屏無任何顯示，只是在運行人員正常巡視檢查保流機監控系統時，顯示機組已經退出發電狀態后才發現跳閘發生。在值班運行人員緊急聯系維護人員后，繼電保護專業技術人員到達現場進行了檢查后，為徹底解決問題，消除隱患，決定聯系牡丹江電業局地調，由線路對側牡丹江地調所轄蓮花變電所進行配合，將蓮湖線兩側開關分別合閘，由蓮花變將線路對側開關跳開，實際檢查本側162開關、信號及音響等狀態。

第一次進行試驗時，繼電保護專業人員將信號、語音等所有回路全部投入運行，162開關正確跳閘，但是無語音提示，無報警信號。

第二次進行試驗時，繼電保護專業人員將振蕩解列裝置中的低壓低周回路斷開，162開關沒有跳閘，投入該回路，正確跳閘，語音報警正確，經過兩次試驗、分析，認為低壓低周回路中的信號繼電器沒有啟動，經檢查，發現運行中的信號繼電器為DXM-2A型，標稱工作電流為75mA，經研究分析，決定將此信號繼電器更換為工作電流為15mA的繼電器后，繼續進行試驗。

第三次試驗，繼電保護專業人員將所有回路投入，162開關正確動作，信號語音回路正確反應。

繼電保護專業人員將該信號繼電器取下，用繼電保護測試儀（儀器型號為ONLLY-2000）對兩塊繼信號電器進行實際測試，經試驗，原投入運行的，工作電流為75mA的信號繼電器實際動作電流為43mA，而工作電流為15mA的信號繼電器的實際動作電流為5mA，用萬用表（型號為FLUKE-185）測量出口跳閘繼電器線圈電阻為7.25kΩ，直流系統正常標準工作電壓為220V，計算該信號回路工作時的電流為30mA，考慮最大工作電壓242V，即使不考慮信號繼電器線圈電阻，該信號回路最大電流也只能夠達到33mA，仍低于43mA，故無法啟動原有信號繼電器。經過整定計算，考慮保護裝置的可靠性，采用工作電流為15mA的繼電器是合適的。

蓮湖線穩控裝置由三個單元組成，單元I為振蕩解列單元，當電力系統發生擾動，如短路故障，將會引起互連電力系統的振蕩。該單元根據振蕩過程中振蕩電流的特點，通過振蕩電流的周期性區別短路電流故障，判斷同步振蕩和異步振蕩以及振蕩電流的幅值，并根據電力系統穩定計算的結論發出命令，在這里不再詳述；單元II、III為低周低壓回路取用的是廠用III段母線電壓，作用于蓮湖線路開關。正常情況下，即使系統發生事故，蓮花變側跳閘后，由于機組在運行中，甩負荷后轉速上升，機端電壓升高，母線電壓不但不會降低，反而會升高，產生過電壓現象，穩控裝置不會動作；只有在本線路發生接地，才能導致低電壓發生，但此時線路保護應該正確動作，而實際上線路保護根本沒有動作，只有低周低壓動作，為此，專門檢驗了線路保護，結果證明線路保護也是沒有問題的，故分析原因如下：

1 系統有大電源消失，在大負荷下，線路電壓頻率降低，導致低周低壓動作。

2 由于本側是小電源，系統發生振蕩，導致本側低周低壓動作。

3 若發生上述情況，蓮花電站蓮湖線的保護配置（包括低壓過流保護）都是不會動作的。

聯系地區調度進行確認，周圍其他發電廠確實發生了機組跳閘，產生了一系列不正常運行狀態，最終導致本線路低周低壓裝置動作，驗證了分析結論的正確。

結語

蓮花電站保流機組穩控裝置的安裝，為保護配置做了必要的補充，作為地區電源，既在不影響系統穩定的情況下，為電網輸送了電能，又解決了系統的不穩定對電站廠用電安全的威脅。此次事故處理，徹底解決了長期困擾蓮花電站廠用電安全的不明原因的跳閘問題。

繼電保護設計上，不能有些許的麻痹大意，任何細小的疏忽都會影響繼電保護正確工作，在繼電器的選型問題上，一定要細心，不能認為是小問題而隨意處置。

蓮花電站安裝的JWKZ-I型穩控裝置是阿城繼電器廠設計生產的早期產品，從如今的技術水平而言，早已經落伍過時，然而卻在蓮花電站發揮了非常好的作用，可以說對小機組、小負荷線路來講，非常簡單實用，還是很有實際應用意義的。這對設備選型上，是個有益的的借鑒。

參考文獻

[1]《JWKZ-I型穩控裝置》說明書[Z].阿城繼電器廠.

[2]電力工程電氣設計手冊[M].北京：中國電力出版社.