西霞院電站10 kV 廠用電聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)誤合分析研究

王帥琦，郭萬(wàn)欣，李昱林

（黃河水利水電開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，河南 濟(jì)源 459017）

西霞院水利樞紐是小浪底水利樞紐的配套工程，位于小浪底工程下游16 km 處。工程于2004-01-10 開(kāi)工興建，2007 年下闡蓄水運(yùn)用，工程開(kāi)發(fā)任務(wù)以反調(diào)節(jié)為主，結(jié)合發(fā)電并兼顧供水、灌溉等綜合利用。裝有4 臺(tái)35 MW 軸流轉(zhuǎn)槳水輪發(fā)電機(jī)組，采用2 機(jī)一變擴(kuò)大單元接線升壓后，經(jīng)I霞安線、Ⅱ霞安線至220 kV安仁變電站后接入河南電網(wǎng)，總裝機(jī)容量為140 MW，年發(fā)電量5.83 億kW·h。

西霞院電站廠用電采用GR-B90 備自投及母聯(lián)保護(hù)測(cè)控裝置，此備自投裝置以進(jìn)線開(kāi)關(guān)互投、母聯(lián)開(kāi)關(guān)自投及母聯(lián)開(kāi)關(guān)充電保護(hù)為基本配置的成套備自投裝置，能實(shí)現(xiàn)進(jìn)線互投（用戶可以定制進(jìn)線自復(fù)）和母聯(lián)自投/自復(fù)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)及其監(jiān)控功能，以及母聯(lián)的測(cè)量、控制、諧波分析、故障錄波和聯(lián)網(wǎng)通信遠(yuǎn)動(dòng)功能。

1 西霞院電站運(yùn)行方式

西霞院電站廠用電系統(tǒng)包括35 kV、10.5 kV、400 V 這3 個(gè)電壓等級(jí)。

35 kV 霞東線、35 kV 霞蓼線分別從7 號(hào)、8 號(hào)機(jī)機(jī)壓母線和9 號(hào)、10 號(hào)機(jī)機(jī)壓母線取電，并且供電至小浪底水利樞紐東河清110 kV 變電站、蓼塢35 kV 變電站，為小浪底樞紐區(qū)供電，同時(shí)為小浪底電站10 kV廠用電Ⅰ段供電。西霞院電站10 kV 廠用電系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 西霞院電站10 kV 廠用電系統(tǒng)圖

西霞院電站10 kV 廠用電I段電源取自7 號(hào)、8 號(hào)機(jī)機(jī)壓母線，10 kV 廠用電Ⅱ段電源取自9 號(hào)、10 號(hào)機(jī)機(jī)壓母線，正常情況10 kV 廠用電2 段分段運(yùn)行，同時(shí)配備設(shè)置帶有備自投功能的10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G。西霞院2 段10 kV 廠用電分別為西霞院水利樞紐閘門(mén)系統(tǒng)、發(fā)供電設(shè)備、檢修滲漏排水系統(tǒng)等供電；在單段母線電源異常時(shí)，可以通過(guò)備自投裝置，實(shí)現(xiàn)廠用電I段、Ⅱ段互帶，提高廠用電的安全性、穩(wěn)定性。西霞院10 kV 廠用電備自投裝置選用的是伊頓電氣（中山）有限公司生產(chǎn)的GR-B90 備自投及母聯(lián)保護(hù)測(cè)控裝置。GR-B90 微機(jī)備用電源自投裝置是伊頓電氣根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)需要研制的一款以進(jìn)線開(kāi)關(guān)互投、母聯(lián)開(kāi)關(guān)自投及母聯(lián)開(kāi)關(guān)充電保護(hù)為基本配置的成套備自投裝置。可以完成進(jìn)線互投和母聯(lián)自投/自復(fù)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)輔助保護(hù)及其監(jiān)控功能。該裝置具備最優(yōu)的性能價(jià)格比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、功能強(qiáng)、運(yùn)行安全可靠，可以完成母聯(lián)的測(cè)量、控制、諧波分析、故障錄波和聯(lián)網(wǎng)通信遠(yuǎn)動(dòng)等功能，適用于110 kV 及以下電壓等級(jí)的進(jìn)線互投、母聯(lián)（橋）自投。

2 問(wèn)題出現(xiàn)

2022-05-06，西霞院水電站4 臺(tái)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組停機(jī)，此時(shí)西霞院電站廠用電全部依靠220 kV母線供電。按照工作計(jì)劃需要分別開(kāi)展10 kV 廠用電2段母線的停運(yùn)預(yù)試檢查工作。

2022-05-08，計(jì)劃進(jìn)行10 kV 廠用電Ⅱ段母線及PT清掃、檢查、預(yù)試工作，上午09：51，值班人員執(zhí)行操作票：10 kV 廠用電Ⅱ段母線及PT（電壓互感器）清掃、檢查、預(yù)試安措過(guò)程中，操作人員將10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 控制方式切至“就地”位，10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 開(kāi)關(guān)小車(chē)搖至“試驗(yàn)”位，退出10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 備自投跳合Ⅱ進(jìn)線投入連片后，與中控室監(jiān)屏人員聯(lián)系，遠(yuǎn)方斷開(kāi)10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1212。當(dāng)10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1212 遠(yuǎn)方分閘后，現(xiàn)場(chǎng)操作人員發(fā)現(xiàn)10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 在“試驗(yàn)”位置自動(dòng)合閘。此時(shí)10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 動(dòng)作并未影響廠用電正常運(yùn)行。針對(duì)此種異常情況，值班人員暫停現(xiàn)場(chǎng)工作，認(rèn)真查找設(shè)備圖紙，針對(duì)設(shè)備異常現(xiàn)場(chǎng)，分析查找原因。

3 問(wèn)題查找

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，值班人員查找資料，初步分析原因，并針對(duì)每種原因進(jìn)行具體的分析和判斷。

3.1 上位機(jī)或者公用LCU 向聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 發(fā)出合閘命令

根據(jù)設(shè)備動(dòng)作邏輯，上位機(jī)或者公用LCU 發(fā)出合閘命令，10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 控制方式必須在“遠(yuǎn)方”位置。但當(dāng)時(shí)已將F121G 控制方式切至“就地”位。因此，上位機(jī)和公用LCU 二者均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 的遠(yuǎn)方控制，這期間又沒(méi)有任何人在上位機(jī)或者公用LCU 上做任何與該聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)相關(guān)的操作。

根據(jù)上述情況可以判定，此分析不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以排除。

3.2 10 kV 廠用電Ⅰ段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)合閘

根據(jù)10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 開(kāi)關(guān)柜上的GR-B90 微機(jī)備用電源自投裝置動(dòng)作邏輯，由西霞院電站備自投裝置動(dòng)作檢測(cè)的電壓電流情況如圖2 所示。當(dāng)10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線電流、10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線線電壓、10 kV 廠用電Ⅱ段母線電壓消失，F(xiàn)121G開(kāi)關(guān)柜上備自投跳合Ⅱ進(jìn)線投入連片在投入、10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線F1212 在分；當(dāng)10 kV 廠用電I段進(jìn)線電流、10 kV 廠用電I段進(jìn)線線電壓、10 kV 廠用電I段母線電壓正常，10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1111 在合，則備自投裝置動(dòng)作使10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 合閘。西霞院電站廠用電備自投方式和運(yùn)行方式如表1 所示。

表1 西霞院電站廠用電備自投方式和運(yùn)行方式對(duì)應(yīng)表

圖2 西霞院電站10 kV 廠變備自投裝置接線圖1

檢查上位機(jī)各種信息，未出現(xiàn)其他廠用電保護(hù)動(dòng)作的異常報(bào)警信息，此時(shí)10 kV 廠用電I 段正常運(yùn)行，不存在保護(hù)動(dòng)作合閘。根據(jù)上述情況可以判定，此分析不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以排除。

3.3 手動(dòng)合闡按鈕[1]

10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 開(kāi)關(guān)柜上設(shè)置有現(xiàn)地分、合閘按鈕，可以將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 控制方式切至“就地”位置，現(xiàn)地進(jìn)行開(kāi)關(guān)的分、合閘操作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在進(jìn)行10 kV 廠用電Ⅱ段母線及PT 清掃、檢查、預(yù)試安措執(zhí)行過(guò)程中，操作人員在完成10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 措施后，在10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1212 前進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)其他人員，不存在手動(dòng)合閘情況。根據(jù)上述情況可以判定，此分析不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以排除。

3.4 滿足聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)備自投裝置動(dòng)作條件，備自投裝置輸出合閘命令

根據(jù)10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G 開(kāi)關(guān)柜上的GR-B90 微機(jī)備用電源自投裝置動(dòng)作邏輯、《GR-B90 備自投及母聯(lián)保護(hù)測(cè)控裝置產(chǎn)品說(shuō)明》和“GR-B90 備自投裝置說(shuō)明圖”可知：I母為暗備用。裝置充好電后，Ⅱ母每個(gè)線電壓均小于無(wú)壓定值，I母任一線電壓大于有壓定值，I2 小于無(wú)流定值，裝置延時(shí)跳2DL，確認(rèn)2DL 跳開(kāi)后，合3DL，確認(rèn)3DL 合上后，備自投動(dòng)作成功，并生成“母聯(lián)自投2 動(dòng)作成功”事件。西霞院電站備自投裝置接線如圖3 所示。

圖3 西霞院電站GR-B90 備自投裝置說(shuō)明圖

綜合可知，現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，遠(yuǎn)方斷開(kāi)10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1212 后，備自投裝置檢測(cè)到“母Ⅱ每個(gè)線電壓均小于無(wú)壓定值，母I任一線電壓大于有壓定值，I2 小于無(wú)流定值”，則動(dòng)作合上10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G。

4 結(jié)束語(yǔ)

從上述分析可知，原因1 和2 均因控制方式在“就地”位置而排除，原因3 因不存在手動(dòng)合閘而排除，原因4 的可能性最大。事后經(jīng)認(rèn)真檢查發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)是備自投開(kāi)關(guān)動(dòng)作邏輯設(shè)計(jì)問(wèn)題，導(dǎo)致在遠(yuǎn)方10 kV 廠用電Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)F1212 時(shí)，10 kV 廠用電I段、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)F121G“試驗(yàn)”位置出現(xiàn)自動(dòng)合閘現(xiàn)象。

西霞院電站10 kV 廠變備自投裝置接線圖2 如圖4所示。由圖可知，10 kV 廠用電I段、Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜上轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位置存在“I段進(jìn)線手跳閉鎖備自投”現(xiàn)象。因此，在進(jìn)行10 kV 廠用電I段、Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)分合閘操作時(shí)，先將10 kV 廠用電I段、Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切至水平，再進(jìn)行F1212 分閘操作。

圖4 西霞院電站10 kV 廠變備自投裝置接線圖2

10 kV 廠用電系統(tǒng)是電站重要電源的負(fù)荷，備自投裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響廠用電系統(tǒng)供電的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。10 kV 廠用電系統(tǒng)各設(shè)備和負(fù)荷開(kāi)關(guān)要按要求進(jìn)行開(kāi)關(guān)設(shè)備清掃檢查、端子緊固及傳動(dòng)試驗(yàn)，要做到定期檢查預(yù)試，確保設(shè)備位置正確、保護(hù)裝置設(shè)置正確、保護(hù)裝置動(dòng)作正常[2]。