張河灣電站500 kV 5003開(kāi)關(guān)跳閘原因分析及處理

李國(guó)賓，金清山，龍福海，任 剛，李 倩

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 概述

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)25萬(wàn)kW單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量100萬(wàn)kW，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)，主要承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，并且在電網(wǎng)故障甚至瓦解時(shí)，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動(dòng)”電源。

2 跳閘經(jīng)過(guò)

2.1 故障前運(yùn)行方式

500 kV張廉線路運(yùn)行；5002、5003開(kāi)關(guān)運(yùn)行；1、2、3號(hào)主變壓器運(yùn)行，4號(hào)主變檢修；1、2、3號(hào)機(jī)停機(jī)備用，4號(hào)機(jī)組檢修；廠用電10 kV I段帶II段由1003開(kāi)關(guān)供電，III段獨(dú)立運(yùn)行由1002開(kāi)關(guān)供電。

2.2 故障后運(yùn)行方式

500 kV張廉線5003開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘，3號(hào)機(jī)組失去備用。1、2號(hào)機(jī)正常備用，廠用電備自投正常動(dòng)作，廠用電供電正常。

2.3 事情經(jīng)過(guò)

4號(hào)機(jī)C修期間，張河灣公司根據(jù)《運(yùn)檢〔2016〕26號(hào) 國(guó)網(wǎng)新源公司運(yùn)檢部關(guān)于印發(fā)密集型母線、勵(lì)磁變過(guò)電流保護(hù)反事故措施及相關(guān)故障分析報(bào)告的通知》文件中“規(guī)劃設(shè)計(jì)階段第六條”內(nèi)容的要求對(duì)4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變過(guò)流保護(hù)進(jìn)行了改造。（該反措條文具體內(nèi)容為：對(duì)于勵(lì)磁變電源取自主變低壓側(cè)，且兩臺(tái)及以上主變壓器共用一個(gè)斷路器的接線方式，勵(lì)磁變過(guò)電流保護(hù)配置宜為兩段，I段短延時(shí)動(dòng)作于停機(jī)同時(shí)斷開(kāi)勵(lì)磁變低壓側(cè)斷路器，II段長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)勵(lì)磁變各側(cè)斷路器。）

勵(lì)磁變?cè)^(guò)流保護(hù)邏輯為達(dá)到過(guò)流保護(hù)定值后延時(shí)T1（0.5 s）出口跳500 kV開(kāi)關(guān)，改造后保護(hù)邏輯增加了過(guò)流保護(hù)短延時(shí)T2（0.2s），其出口方式為跳勵(lì)磁變低側(cè)開(kāi)關(guān)、跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)出口開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)。

2017年10月02日，保護(hù)改造后做4號(hào)機(jī)出口開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)出口開(kāi)關(guān)合上后立即跳開(kāi)，同時(shí)保護(hù)裝置上失靈保護(hù)動(dòng)作LED燈亮。經(jīng)分析，現(xiàn)場(chǎng)人員開(kāi)始排查本次保護(hù)改造中的“勵(lì)磁變過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)出口開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)”的回路。

表1 報(bào)警信息表

經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)失靈保護(hù)回路中-X451：3號(hào)和4號(hào)端子的短接連片（主變保護(hù)B柜）未拆除，導(dǎo)致啟動(dòng)失靈信號(hào)保持，因此4號(hào)機(jī)出口開(kāi)關(guān)合閘后立即跳開(kāi)。此短接連片是勵(lì)磁變過(guò)流保護(hù)改造之后應(yīng)拆除而未拆除的連片。

查明原因后現(xiàn)場(chǎng)人員立即進(jìn)行處理，23：03：29，在正常解開(kāi)-X451：3號(hào)和4號(hào)端子短接連片過(guò)程中，5003開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘，3號(hào)機(jī)組失去備用。

3 缺陷處理

3.1 情況梳理

由于跳閘發(fā)生在拆除主變保護(hù)B柜中-X451端子排的3號(hào)、4號(hào)端子短連接片過(guò)程中，因此現(xiàn)場(chǎng)人員立即對(duì)該盤(pán)柜進(jìn)行檢查，重點(diǎn)排查保護(hù)出口的-X451端子排。

3.2 問(wèn)題排查

（1）檢查分析4號(hào)主變保護(hù)B盤(pán)柜內(nèi)端子-X451端子排情況。其中，1～8號(hào)端子接線圖如圖1所示。

圖1 5003開(kāi)關(guān)跳閘回路X451：1～8號(hào)端子接線圖

如圖1所示，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，保護(hù)盤(pán)柜端子排-451：1、2號(hào)端子和5、6號(hào)端子是5003開(kāi)關(guān)跳閘出口接線端子，其中1號(hào)2號(hào)端子利用短接片短接、5號(hào)6號(hào)端子利用短接片短接；1、2號(hào)端子為正極，5、6號(hào)端子為負(fù)極。3號(hào)、4號(hào)、7號(hào)端子為本次勵(lì)磁變過(guò)流保護(hù)新接端子（其中，3號(hào)、4號(hào)用以啟動(dòng)機(jī)組出口開(kāi)關(guān)失靈，7號(hào)作為“短延時(shí)T2跳磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)”回路直流220 V的正極）。

（2）檢查工作區(qū)域附近端子，6號(hào)端子與相鄰的7號(hào)端子間擋板左角稍有缺損，金屬連片間距很小，約0.5 mm，存在端子連接片發(fā)生接觸或者間隙放電的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，該事件發(fā)生的可能原因?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)人員在正常拆除3號(hào)、4號(hào)端子之間的連接片（基建期設(shè)置，歷次維保螺絲均向緊固方向加固）時(shí)，螺絲刀的外力作用使端子排發(fā)生輕微變形、移動(dòng)，繼而6號(hào)和7號(hào)端子的短接連片發(fā)生瞬時(shí)接觸或者間隙放電，最終7號(hào)端子的220 V DC正極電壓串入5003開(kāi)關(guān)跳閘線圈，跳閘線圈勵(lì)磁，5003開(kāi)關(guān)跳閘。

3.3 確定故障點(diǎn)

模擬現(xiàn)場(chǎng)情況，確定故障點(diǎn)。

（1）選擇萬(wàn)用表直流電壓檔，將萬(wàn)用表表筆分別插入-X451：1號(hào)和5號(hào)左側(cè)端子（跳閘線圈正、負(fù)極）；目的是監(jiān)視跳閘線圈導(dǎo)通前后的1、5號(hào)端子電壓情況（跳閘線圈勵(lì)磁后1、5號(hào)端子之間的電壓會(huì)由220 V變?yōu)? V）

（2）現(xiàn)場(chǎng)模擬情況

當(dāng)用螺絲刀用力拆除3、4號(hào)端子連接片時(shí)，發(fā)現(xiàn)6、7號(hào)端子間隙變小并出現(xiàn)電火花現(xiàn)象，萬(wàn)用表電壓顯示變?yōu)? V，由此判斷，此次跳閘故障是因?yàn)?X451：6號(hào)端子和7號(hào)端子接觸造成。

4 處理步驟

（1）為避免出現(xiàn)類(lèi)似情況，采用隔離法將保護(hù)盤(pán)-X451：7號(hào)、8號(hào)短接連片移至左側(cè)（原端子短接片均在右側(cè)）。

選擇萬(wàn)用表直流電壓檔，將萬(wàn)用表表筆分別插入-X451：1、5左側(cè)端子，模擬現(xiàn)場(chǎng)情況，驗(yàn)證處理的效果正確無(wú)誤。

5 預(yù)控措施

（1）應(yīng)排查同類(lèi)型其他機(jī)組端子短接片是否存在間隙較小的情況并進(jìn)行處理。

（2）提高驗(yàn)收過(guò)程管控深度，對(duì)涉及繼電保護(hù)系統(tǒng)的端子排增加端子短接片專(zhuān)項(xiàng)檢查項(xiàng)目。

（3）在后期技改過(guò)程中，應(yīng)避免在原端子排上的空余端子接線。需要接線時(shí)，應(yīng)在原端子排下方新增加端子進(jìn)行接線，同時(shí)新增端子間增加空端子和絕緣隔板，保證端子間安全距離。

6 結(jié)論

本次5003開(kāi)關(guān)跳閘是由于處理“4號(hào)機(jī)出口開(kāi)關(guān)合上后立即跳開(kāi)”的問(wèn)題，在拆除-X451：3、4號(hào)端子短接連片時(shí)，造成端子排輕微變形、位移，使6號(hào)和7號(hào)端子的短接連片發(fā)生接觸或間隙放電，7號(hào)端子的220 V DC電壓串入5003開(kāi)關(guān)跳閘回路，使跳閘線圈勵(lì)磁，導(dǎo)致5003開(kāi)關(guān)跳閘。