一起主變跳閘事件分析
1. 事件簡(jiǎn)述
某日某變電站執(zhí)行#2主變轉(zhuǎn)檢修操作任務(wù)。
8時(shí)46分,操作人員斷開#2主變中壓側(cè)開關(guān),原#2主變中低壓側(cè)負(fù)荷全部轉(zhuǎn)由#1主變繼續(xù)供電。
9時(shí)3分,#1主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)三段動(dòng)作跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。
#1主變跳閘前運(yùn)行方式如圖1所示。2. 跳閘前運(yùn)行方式
220千伏電壓等級(jí)設(shè)備中,01、04開關(guān)接#1母線運(yùn)行,03、06、09開關(guān)接#2母線運(yùn)行,02開關(guān)聯(lián)絡(luò)#1、#2母線運(yùn)行,07開關(guān)處于檢修狀態(tài)。
110千伏電壓等級(jí)設(shè)備中,11、20、23開關(guān)接5#母線運(yùn)行,12、16、18、22、24、25開關(guān)接4#母線運(yùn)行,19開關(guān)聯(lián)絡(luò)4#母線、旁母運(yùn)行,153刀閘聯(lián)絡(luò)5#母線、旁母運(yùn)行,14、21開關(guān)熱備用,13開關(guān)處于檢修狀態(tài)。
10千伏電壓等級(jí)設(shè)備中,31、32、33、34開關(guān)接7#母線運(yùn)行,61、62、63、64開關(guān)接8#母線運(yùn)行,46、47、48開關(guān)接9#母線運(yùn)行,51、52、53開關(guān)接10#母線運(yùn)行,70開關(guān)聯(lián)絡(luò)7#、9#母線運(yùn)行,80開關(guān)聯(lián)絡(luò)8#、10#母線運(yùn)行,45、55開關(guān)處于檢修狀態(tài)。
3. 事件影響負(fù)荷情況
#1主變跳閘后110千伏母線、10千伏母線失壓,造成負(fù)荷損失37MW。
4. 跳閘后處理情況
09:12 搶送14開關(guān),該站110千伏母線由帶電。
09:14 退出#1主變220千伏復(fù)壓過流三段保護(hù)。
09:24 將#1主變(04、11、34、63開關(guān))由熱備轉(zhuǎn)運(yùn)行,相關(guān)保護(hù)按現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程執(zhí)行。
09:29 #1主變?cè)囁统晒?,恢?fù)運(yùn)行。損失負(fù)荷恢復(fù)供電。
跳閘后運(yùn)維人員檢查主變本體、三側(cè)設(shè)備未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn),調(diào)閱保護(hù)動(dòng)作報(bào)文顯示動(dòng)作電流2.469A(接近主變高壓側(cè)額定二次電流2.51A),檢查220千伏、110千伏故障錄波器波形圖發(fā)現(xiàn)無故障電流突變量、無電壓擾動(dòng)記錄,綜合判斷本次跳閘事件中一次設(shè)備無故障。 #1主變雙套保護(hù)為北京四方公司CSC-326型裝置,版本號(hào)1.56,2006年12月投運(yùn)?,F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn),A套保護(hù)高壓側(cè)復(fù)壓過流三段1時(shí)限動(dòng)作、出口跳主變?nèi)齻?cè),動(dòng)作電流2.469A,B套保護(hù)未動(dòng)作。 現(xiàn)場(chǎng)檢查#1主變兩套保護(hù)裝置,A、B套高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)定值一致,電流定值為2.5A,1時(shí)限動(dòng)作時(shí)間為19.7s、跳閘矩陣為跳#1主變?nèi)齻?cè),2時(shí)限動(dòng)作時(shí)間為20.0s、跳閘矩陣為無動(dòng)作出口。 根據(jù)相關(guān)校驗(yàn)規(guī)程和技術(shù)規(guī)范,流入保護(hù)裝置的二次電流在小于95%整定值時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作,在大于105%整定值時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作;95%~105%范圍內(nèi)為臨界值,即在該范圍內(nèi)保護(hù)動(dòng)作或不動(dòng)作均可視為正?,F(xiàn)象,對(duì)應(yīng)#1主變高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)動(dòng)作臨界值范圍為2.375A—2.625A。 如圖2所示,根據(jù)變電站故障錄波器記錄,跳閘時(shí)刻#1主變高壓側(cè)二次最大相電流有效值為2.498A。A套保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文顯示該時(shí)刻動(dòng)作電流為2.469A。即此時(shí)刻流入兩套主變保護(hù)裝置的高壓側(cè)二次電流均在動(dòng)作臨界值范圍內(nèi),無論是保護(hù)動(dòng)作或不動(dòng)作均可視為正?,F(xiàn)象。故根據(jù)所下達(dá)的保護(hù)裝置定值及當(dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行情況,A套保護(hù)動(dòng)作、B套保護(hù)不動(dòng)作的行為是正常的。1. 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢查情況
2. 保護(hù)動(dòng)作行為分析
(1)僅單套保護(hù)裝置動(dòng)作分析
2)保護(hù)跳#1主變?nèi)齻?cè)開關(guān)行為分析
檢查#1主變保護(hù)最新的定值單“#1主變-CSC-326高壓側(cè)-A(B)屏-06號(hào)”,高壓側(cè)復(fù)壓過流三段電流定值見表1。
而保護(hù)裝置高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)實(shí)際定值的跳閘出口矩陣與表1中不一致,1時(shí)限為跳#1主變?nèi)齻?cè)開關(guān),2時(shí)限為無動(dòng)作出口(即跳閘出口矩陣整定為0)。
依據(jù)正式下達(dá)的保護(hù)整定值清單,本次跳閘事件中復(fù)壓過流三段1時(shí)限應(yīng)跳開110千伏母聯(lián)開關(guān),切除110千伏 #4母線負(fù)荷,之后由110千伏 #5母線給變電站110千伏側(cè)負(fù)荷供電;由于誤整定保護(hù)裝置定值,導(dǎo)致本次跳閘停電范圍從110千伏#4母線擴(kuò)大至變電站110千伏母線全停。
(3)保護(hù)整定值合理性分析
保護(hù)裝置告警與跳閘行為未有效配合。依據(jù)下達(dá)的保護(hù)整定值清單,#1主變高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)復(fù)壓元件未投入,僅作為純過流保護(hù)使用,考慮到保護(hù)定值(2.5A)近似等于主變高壓側(cè)額定二次電流(2.51A),此時(shí)高壓側(cè)負(fù)荷過流三段保護(hù)相當(dāng)于過負(fù)荷類保護(hù)。同時(shí),保護(hù)定值單中投入了過負(fù)荷告警功能,電流定值2.93A,動(dòng)作時(shí)間9.0s。對(duì)比可知,過負(fù)荷告警定值大于跳閘定值,導(dǎo)致調(diào)控、運(yùn)行人員還未接到變壓器過負(fù)荷告警信號(hào)時(shí)保護(hù)已動(dòng)作跳閘,無法實(shí)施轉(zhuǎn)移負(fù)荷等預(yù)控措施。
#1主變高、中側(cè)過流保護(hù)未有效配合。依據(jù)下達(dá)的保護(hù)整定值清單,#1主變中壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)定值(復(fù)壓元件未投)見表2:
通過計(jì)算可知,中壓側(cè)、高壓側(cè)復(fù)壓過流三段定值對(duì)應(yīng)的一次電流數(shù)值相同(折算至主變高壓側(cè)均為300A),即兩者沒有合理的級(jí)差。#1主變高壓側(cè)負(fù)荷等于中壓側(cè)、低壓側(cè)負(fù)荷之和,這就意味著在變壓器負(fù)荷上升過程中,#1主變高壓側(cè)保護(hù)會(huì)先于中壓側(cè)保護(hù)動(dòng)作,即保護(hù)會(huì)出現(xiàn)越級(jí)動(dòng)作,造成跳閘范圍擴(kuò)大。
(4)變壓器額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)保護(hù)跳閘行為分析
依據(jù)下達(dá)的保護(hù)整定值清單,#1主變高壓側(cè)復(fù)壓過流三段電流定值(2.5A)與主變額定容量(對(duì)應(yīng)高壓側(cè)額定二次電流2.51A)幾乎一致。由于保護(hù)裝置高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)延時(shí)最大只能設(shè)置為20s,造成僅允許變壓器在額定容量下運(yùn)行20s。生產(chǎn)實(shí)際中,大部分變壓器均具備一定的過負(fù)荷運(yùn)行能力,即不僅能在額定負(fù)荷情況下長期運(yùn)行,而且在適當(dāng)過負(fù)荷情況下允許運(yùn)行一段時(shí)間。因此變壓器過負(fù)荷類保護(hù)電流定值應(yīng)躲開變壓器額定電流,并合理考慮變壓器承載能力。過于保守的保護(hù)定值一方面會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行方式安排帶來限制,另一方面也容易引起保護(hù)動(dòng)作增大非停風(fēng)險(xiǎn)。
圖3中紅色曲線為調(diào)度SCADA系統(tǒng)中記錄的4月24日有功功率變化情況。3. 變壓器負(fù)荷變化情況分析
綜上所述,結(jié)論如下: 本次#1主變跳閘的直接原因是負(fù)荷控制不到位,#1主變電流滿足保護(hù)動(dòng)作條件引發(fā)保護(hù)動(dòng)作;由于#1主變保護(hù)裝置跳閘矩陣設(shè)置錯(cuò)誤,導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。 本次跳閘事件暴露出如下問題: 在#2主變檢修情況下,負(fù)荷管控措施不到位,未做好運(yùn)行主變跳閘的事故預(yù)案,導(dǎo)致部分用戶未按調(diào)度要求做好負(fù)荷控制工作。 所下達(dá)的保護(hù)定值清單中,#1主變高壓側(cè)復(fù)壓過流三段保護(hù)僅允許變壓器在額定容量下運(yùn)行20s,造成#1主變?cè)谪?fù)荷較大時(shí)存在跳閘風(fēng)險(xiǎn)。 保護(hù)裝置定值修改后,未采取有效措施確保裝置定值與定值單一致,導(dǎo)致#1主變保護(hù)裝置未按照預(yù)期行為動(dòng)作。 主變高壓側(cè)過負(fù)荷告警定值大于復(fù)壓過流三段保護(hù)定值,導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作跳閘前無法發(fā)出過負(fù)荷告警信號(hào)。中壓側(cè)復(fù)壓過流三段定值與高壓側(cè)一致,存在保護(hù)越級(jí)跳閘的風(fēng)險(xiǎn)。 根據(jù)#1主變跳閘事件分析結(jié)論,為避免并列運(yùn)行變壓器中一臺(tái)變壓器檢修情況下運(yùn)行變壓器跳閘及重要用戶停電風(fēng)險(xiǎn),提出如下建議。 充分考慮運(yùn)行主變所帶負(fù)荷特性,合理轉(zhuǎn)移負(fù)荷,確保運(yùn)行主變有可靠的負(fù)荷裕度。及時(shí)通知重要用戶,對(duì)負(fù)荷大的客戶提示嚴(yán)格控制負(fù)荷水平,對(duì)存在停電風(fēng)險(xiǎn)的用戶提示準(zhǔn)備停電預(yù)案。 變壓器過負(fù)荷類保護(hù)定值整定計(jì)算應(yīng)合理考慮變壓器承載能力,并保證足夠的可靠系數(shù)。變壓器承載能力應(yīng)依據(jù)變壓器廠家資料確定,可參考與變壓器出廠時(shí)間對(duì)應(yīng)有效的《電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》和《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》。 嚴(yán)格執(zhí)行繼電保護(hù)定值修改流程等相關(guān)管理制度,確保裝置定值與下發(fā)定值單完全一致。開展變壓器保護(hù)裝置定值及壓板投切狀態(tài)排查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。 反映主變過負(fù)荷保護(hù)的告警段定值與跳閘段定值間應(yīng)有級(jí)差,確保變壓器負(fù)荷過大時(shí),由告警段保護(hù)先發(fā)信,以便調(diào)控和運(yùn)維人員采取措施,避免主設(shè)備不必要的跳閘。此外,主變高、中壓側(cè)保護(hù)應(yīng)在電流、時(shí)間上做到有效配合,確保保護(hù)動(dòng)作行為的正確性。1. 電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控要求與措施落實(shí)不到位,負(fù)荷未有效控制。
2. #1主變保護(hù)定值未合理考慮變壓器承載能力。
3. 保護(hù)裝置定值修改工作未實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理。
4. 主變保護(hù)定值未實(shí)現(xiàn)有效配合。
1. 完善檢修方式下的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析、事故預(yù)案和預(yù)控措施。
2. 合理整定變壓器過負(fù)荷類保護(hù)定值。
3. 加強(qiáng)保護(hù)裝置定值修改工作閉環(huán)管理。
4. 梳理變壓器保護(hù)定值,確保保護(hù)間有效配合。