關(guān)于泵站停機(jī)故障的分析

2012-09-22 05:50:20段強(qiáng)

電氣技術(shù) 2012年10期

段強(qiáng)

（山西省萬家寨引黃工程總公司，太原 030012）

2012年3月9日11點00分45秒，GM 3泵站3#機(jī)零序過流保護(hù)動作，3#機(jī)停機(jī)；11點06分26秒在調(diào)度人員遠(yuǎn)方起動1#機(jī)的過程中，3#主變差動保護(hù)動作、10kV充電保護(hù)動作，主變高、低壓側(cè)開關(guān)跳閘、10kV母聯(lián)開關(guān)掉閘，3#主變及10kV Ⅰ段母線退出運行，導(dǎo)致1#機(jī)起動失敗和正在變速運行的2#機(jī)停機(jī)。相關(guān)保護(hù)動作及故障情況分析如下。

1 故障前系統(tǒng)運行方式

圖1 總?cè)谜緳C(jī)組運行示意圖

如圖1所示，發(fā)生故障前系統(tǒng)主設(shè)備的運行方式為：110kV A、B段母線合環(huán)正常運行；2B、3B兩臺主變并列運行；10kV Ⅰ、Ⅱ段母線聯(lián)絡(luò)運行；技術(shù)供水系統(tǒng)為“現(xiàn)地”取水口自流供水方式，運行正常；1#機(jī)組處于“遠(yuǎn)方”熱備用狀態(tài)；2#SFC帶2#機(jī)“遠(yuǎn)方”變速正常運行（接10kV Ⅰ段母線），3號機(jī)接 10kV Ⅱ段母線，定速正常運行；1#SFC處于“遠(yuǎn)方”熱備用狀態(tài)；400V系統(tǒng)正常運行。

2 故障現(xiàn)象及設(shè)備檢查情況

1）事件詳細(xì)情況

2012年3月9日11時00分，正在運行的3號機(jī)報重故障停機(jī)。運行人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，3號機(jī)LCU屏上報（1）Electrical Power Heavy Fault；（2）Neutral Ground Fault (51N-SM)；（3）Common Heavy Fault；（4）SM Pump Heavy Fault；同時信號繼電器86-SM掉牌。

3#機(jī)停機(jī)后，調(diào)度立即遠(yuǎn)方用1#變頻機(jī)起動1#機(jī)，在 1#機(jī)起動過程中，運行值班人員聽到 10kV配電室傳出爆炸聲，消防報警起動，同時3#主變差動、后備保護(hù)動作、10kV母聯(lián)充電保護(hù)動作，主變高、低壓側(cè)143DL、543DL跳閘，10kV母聯(lián)540DL跳閘，1#機(jī)起動不成功、2#機(jī)停機(jī)。

2）設(shè)備檢查情況

技術(shù)人員2012年3月9日11時20分收到總?cè)谜?號機(jī)零序過流保護(hù)動作停機(jī)及3號主變差動保護(hù)動作，高、低壓側(cè)開關(guān)跳閘事件報告，在進(jìn)一步查看現(xiàn)場保護(hù)動作情況后，電氣二次技術(shù)人員對保護(hù)裝置本體及二次接線進(jìn)行了仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)并無異常情況；隨即對3#主變保護(hù)和3#機(jī)零序過流保護(hù)裝置進(jìn)行了校驗，并對故障錄波器及3#主變的主、后備保護(hù)裝置進(jìn)行了故障波形下載。

3 故障情況分析

3.1 裝置情況

1）GM 3泵站3B主變保護(hù)裝置采用國電南自的PST-1200數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置，于 2011年6月改造投產(chǎn)。

裝置定值設(shè)置（在此只列出差動保護(hù)定值設(shè)置項）：

（1）定值設(shè)定：差動速斷IdQ=4.2A；比率差動Icd=0.3A。

（2）時間整定：T=0s。

2）GM 3泵站主機(jī)零序過流保護(hù)配置為零序差動保護(hù)（GE SR469）和零序反時限過流保護(hù)（GE N系列過流繼電器NCO61P-01AK 52），與泵站主設(shè)備同期投運。

裝置定值設(shè)置（在此只列出零序差動保護(hù)定值設(shè)置項）：

（1）SR469定值設(shè)定：零序差動I0cd=0.1A。

（2）零序差動時間整定：T=100ms。

（3）零序反時限過流保護(hù)定值：Ioc=0.1A。

（4）零序反時限時間整定：T=0.1s。

原理接線如圖2所示。

圖2 機(jī)組零序保護(hù)配置

由保護(hù)裝置動作情況分析，此次3號機(jī)零序保護(hù)只有零序反時限過流保護(hù)動作，而零序差動保護(hù)沒有動作，說明接地故障點不在機(jī)組內(nèi)部，應(yīng)在機(jī)組外部（屬于零序差動區(qū)外故障）。

3）GM 3泵站 10kV母聯(lián)充電保護(hù)采用國電南自公司的PSL641微機(jī)保護(hù)裝置，與泵站主設(shè)備同期投運。

裝置定值設(shè)置（在此只列出過流Ⅰ段保護(hù)定值設(shè)置項）：

（1）定值設(shè)定：電流Ⅰ段Ioc=2.2A；

（2）時間整定：T=0s。

3.2 故障波形分析

1）3號主變保護(hù)裝置波形分析

總?cè)谜?#主變保護(hù)共配置兩套PST-1200裝置，所錄故障波形如圖3、圖4所示。

圖3 3#主變第Ⅰ套保護(hù)裝置波形圖

圖4 3#主變第Ⅱ套保護(hù)裝置波形圖

從上述兩套保護(hù)裝置的波形圖上可以看出，先是3#主變低壓側(cè)電纜發(fā)生A、B相間短路，在短路電弧作用下電纜頭爆炸，大約 30ms后發(fā)展成三相短路故障，從而引發(fā)3號主變差動保護(hù)動作。由此可見3#主變差動保護(hù)動作屬于正確動作。

2）故障錄波裝置波形分析

電氣二次技術(shù)人員對下載的故障錄波裝置所錄故障波形進(jìn)行分析判讀，截取了幾個故障發(fā)展關(guān)鍵點的波形圖，如圖5、6、7所示。

從圖5的電壓波形可以看出，在運行中10kV Ⅰ母（含附近分支線路）A相出現(xiàn)對地絕緣損壞的現(xiàn)象（從波形上看，疑似產(chǎn)生對地放電的電弧），由于 A相對地絕緣損壞，導(dǎo)致A相間歇性對地放電（或接地），從而導(dǎo)致B、C相電壓升高到正常值的1.732倍（對地達(dá)10kV）。事后調(diào)查，證明為3#主變低壓側(cè)開關(guān)柜電纜頭A相絕緣損壞。

圖5 故障錄波儀-單相接地故障波形圖

圖6 故障錄波儀-10kV Ⅰ段母線PT保險C相熔斷波形圖

從圖6的電壓波形圖上可以看出，在3#主變低壓側(cè)電纜頭 A相接地后，由于相電壓升高，導(dǎo)致10kV Ⅰ段PT電流增加，C相保險熔斷。

圖7 故障錄波儀-兩相短路接地發(fā)展至三相短路接地直至故障切除波形圖

從圖7的電流波形圖上可以看出，紅線處3#主變低壓側(cè)A、B兩相發(fā)生短路，約30ms后發(fā)展成三相短路，3#主變差動保護(hù)正確動作，將故障切除。

3.3 故障發(fā)展經(jīng)過分析

綜上故障波形分析、SCADA系統(tǒng)趨勢圖查看和運行人員的描述，此次故障發(fā)展情況分析如下。

1）3月9日上午11時00分45秒，3#主變低壓側(cè)至10kV Ⅰ段母線電纜頭由于絕緣下降發(fā)生了A相閃絡(luò)性接地故障，此時3#機(jī)直接接在10kV母線上定速運行，電機(jī)保護(hù)（51n-sm1）監(jiān)測到了接地電流，零序反時限過流保護(hù)動作，3#機(jī)停機(jī)。10kV Ⅰ段PT C相保險則在接地故障發(fā)生2.5s后熔斷。

2）調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)3#機(jī)組停運后，于上午11時06分25s遠(yuǎn)方通過1#SFC起動處于熱備用的1#機(jī)組，在1#機(jī)起動過程中，3#主變低壓側(cè)電纜的A相接地故障發(fā)展為A、B相短路，并迅速（30ms左右）發(fā)展為三相短路接地，3#主變差動保護(hù)動作，3#主變高低壓側(cè)開關(guān)掉閘。

3）由于泵站10kV Ⅰ、Ⅱ兩段母線聯(lián)絡(luò)運行，3#主變低壓側(cè)電纜的故障發(fā)展為A、B相短路的同時，2#主變通過低壓側(cè)開關(guān)542DL、母聯(lián)開關(guān)540DL向短路點供給短路電流，造成母聯(lián)充電保護(hù)PSL641動作，10kV母聯(lián)540DL跳閘，10kVⅠ段母線失電，從而引起2號機(jī)停運，1號機(jī)起動不成功。