雷擊導致機組發電甩負荷跳機分析與處理

趙雪鵬，張一波，朱傳宗，錢 力，李永杰

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 故障發生經過

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣境內，是一座日調節純抽水蓄能電站，電站樞紐工程包括上、下水庫、輸水系統、地下廠房、開關站等。電站單機容量250 MW，總裝機容量1 000 MW，安裝了4臺單級可逆式水泵水輪發電機組，以一回500 kV線路接入河北南部電網。

2017年 08月 15日 17：14，500 kV 張 廉 線5002、5003開關A相動作跳閘，自動重合閘成功。隨后1、4號機組各甩220 MW負荷到旋轉備用，值班員執行停機流程，機組達到停機穩態。廠用電運行方式正常。

監控出現如下報警信息：

17:14:25 211 光差1保護（差動保護）動作；

17:14:25 220 光差2保護（接地距離一段）動作；

17:14:25 224 5002開關A相、5003開關A相跳開；

17:14:25 963 5002開關A相合閘；

17:14:26 211 5003開關A相合閘；

17:14:26 208 1號機出口開關分閘，機組停機；

17:14:26 353 4號機出口開關分閘，機組停機。

運維人員立即查看歷史記錄，檢查現場設備，發現500 kV張廉線A相避雷器動作一次。500 kV光差I保護動作，500 kV光差II保護動作，兩套保護動作跳開5002開關A相、5003開關A相，后單相重合成功，保護裝置及重合閘裝置正確動作，檢查5002開關、5003開關重合閘定值分別為0.6 s、0.9 s，重合閘動作時間均正常。1號發變組保護裝置檢查無保護動作，4號發變組保護裝置檢查無保護動作。

2 事故情況檢查

（1）情況梳理：梳理分析可能導致缺陷發生的各種因素。

1）線路故障導致保護動作，機組發電解列。

2）監控流程設置不合理。

（2）問題排查：對可能導致缺陷發生的各種因素檢查分析（排除法、直觀法、試驗法、待跟蹤）。

1）現場保護裝置檢查情況：

500 kV光差I保護動作，500 kV光差II保護動作，2套保護動作跳開5002開關A相、5003開關A相，后單相重合成功，保護裝置及重合閘裝置正確動作，檢查5002開關、5003開關重合閘定值分別為0.6 s、0.9 s，重合閘動作時間均正常。

1號發變組保護裝置檢查無保護動作，4號發變組保護裝置檢查無保護動作。

2）監控系統流程情況檢查：

經查，監控系統機組順控流程設置有發電甩負荷流程，當機組發電工況運行時，如果發生GCB分閘或500 kV開關分閘或當500 kV開關發生單相分閘，且分閘時間大于0.1 s，將會激活機組甩負荷流程，流程首先會斷開機組GCB，機組轉到旋轉備用狀態。

3 原因分析

本次事件的直接原因為電站區域遭遇雷雨天氣，張廉線受雷擊發生瞬時故障，導致5002、5003開關A相跳開。

本次事件的間接原因為監控系統機組甩負荷流程設置不合理，在流程輸入條件中，判斷500 kV開關5002/5003若有開關單相分閘，延時0.1 s觸發機組甩負荷流程，而500 kV開關重合閘定值分別為0.6 s，0.9 s，監控延時無法躲開開關重合閘固有時間，從而導致1號、4號機組GCB斷開，機組與電網解列。

事件發生后，張河灣公司立即與監控廠商原調試督導聯系，確認了當時在監控系統甩負荷流程設計中，未考慮500 kV開關重合閘的情況，僅是片面認為500 kV開關缺相運行即為故障狀態，機組應在此情況下與電網盡快解列，而0.1 s的延時設置僅是考慮了對500 kV開關位置信號突變進行濾除的因素。

4 故障機理復原

從500 kV線路兩套光差保護、5002開關重合閘、5003開關重合閘的動作情況來看，保護動作正確，重合閘動作正確。在張廉線A相遭遇雷擊后，跳閘后重合，故障持續時間為47 ms，為瞬時故障，保護及重合閘裝置反應正確，切除故障后恢復了線路三相全相運行。故障點情況由河北省電力公司檢修公司安排進行巡線查找。

1號發變組保護檢查無異常，4號發變組保護檢查無異常，均未有保護動作。

1號機組處于發電工況運行時，如遇機組GCB偷跳或5002開關單相斷開，機組甩負荷流程將被觸發（4號機組與此類似）。

由于甩負荷流程觸發后，1號、4號機組均出現了過速報警，值守人員遂將2臺機組轉停機。

5 暴露的問題

（1）監控流程設計存在不合理。當時在監控系統機組甩負荷流程設計中，未考慮500 kV開關重合閘的情況，僅是片面認為500 kV開關缺相運行即為故障狀態，機組應在此情況下與電網盡快解列，而0.1 s的延時設置僅是考慮了對500 kV開關位置信號突變進行濾除的因素。

（2）運維工作不到位，對流程設計沒有全面掌握，存在漏洞。

6 防控措施

這是一次典型的因監控流程設計存在不合理而造成的電氣跳機事故。為防止類似事故發生，采取了以下防范措施：

（1）對機組甩負荷流程進行深入研究論證，優化流程啟動判別條件。

（2）舉一反三，與廠家和設計進行溝通，對監控流程進行全面梳理，確保相同的錯誤不再發生。

7 結語

目前國內蓄能機組普遍進入 “大運行” 階段，要求年發電量按照設計值控制，這對蓄能機組的運行維護工作提出了新的考驗。本文介紹的因雷擊導致機組發電甩負荷跳機分析與處理，暴露出對監控機組甩負荷流程設置不合理問題，對同類型蓄能電站具有參考借鑒意義。