柬埔寨甘再PH3電站22 kV施工變壓器接地故障分析及處理技術(shù)

朱 海 華

(中國水利水電第十工程局有限公司 機(jī)電安裝分局，四川 成都 610072)

1 概 述

2018年9月4日03∶42，柬埔寨PH2、PH3電站5臺機(jī)組甩負(fù)荷且無電氣和機(jī)械事故發(fā)生，通過詢問柬埔寨電力公司(簡稱EDC)得知貢布變電站22 kV L1、L2線路間隔斷路器跳閘，EDC稱貢布變電站無異常，要求我方巡視線路并查找原因；03∶45，值班人員發(fā)現(xiàn)PH2電站22 kV L1、L2、L3線路斷路器和PH3電站22 kV線路斷路器均在合閘位置；03∶48，值班員跳開PH2電站22 kV L1、L2、L3線路斷路器、T1主變高壓側(cè)斷路器、T2主變高壓側(cè)斷路器以及PH3電站22 kV L3線路斷路器；04∶25，查出事故原因?yàn)镻H3電站施工變壓器C相接地引起貢布變電站22 kV線路跳閘(圖1)。

圖1 一次主接線簡圖

2 事故原因分析

此次事故的主因?yàn)楸诨⑴矢皆赑H3電站施工變壓器高壓側(cè)C相上，造成施工變C相棒狀間隙保護(hù)裝置的空氣間隙縮短，導(dǎo)致間隙放電擊穿形成接地過電流，過電流使施工變高壓側(cè)C相跌落式熔斷器熔斷跌落，貢布變電站22 kV L1、L2線路零序過流保護(hù)動(dòng)作，L1、L2線路斷路器跳閘，繼而導(dǎo)致PH2、PH3電站機(jī)組甩負(fù)荷。故障點(diǎn)施工變壓器磁管出現(xiàn)灼燒痕跡，放電間隙亦有放電痕跡。造成事故的壁虎被燒焦。

PH3電站全站負(fù)荷通過一條22 kV線路(L3)匯集至PH2電站22 母線，最終通過PH2電站的兩條22 kV線路(L1、L2)輸送至貢布變電站。PH3電站L3線路裝設(shè)了一臺許繼公司生產(chǎn)的WXH-825線路保護(hù)裝置，投用過電流保護(hù)；PH2電站L1、L2、L3線路各裝設(shè)了一臺許繼公司生產(chǎn)的WXH-825線路保護(hù)裝置，投用過電流保護(hù)；貢布變L1、L2線路各裝設(shè)了一臺ABB公司生產(chǎn)的REF610線路保護(hù)裝置，投用過電流保護(hù)和零序過流保護(hù)。搭接于L3線路上的施工變壓器發(fā)生故障后導(dǎo)致貢布變電站22 kV線路L1、L2跳閘。但在這一過程中PH3電站的線路保護(hù)裝置過流保護(hù)未動(dòng)作，違反了相關(guān)規(guī)范[1，2]，顯然不合理。

按照相關(guān)規(guī)程規(guī)范中的方法[3，4]，技術(shù)人員用繼電保護(hù)測試儀對PH3電站、PH2電站線路保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)得知其保護(hù)功能正常，動(dòng)作可靠，滿足相關(guān)規(guī)范[5]中的技術(shù)要求，校驗(yàn)合格。

技術(shù)人員查詢了貢布變L1、L2線路保護(hù)裝置在此次故障時(shí)的動(dòng)作記錄：貢布變電站22 kV L1、L2線路保護(hù)零序過流保護(hù)動(dòng)作，過流保護(hù)未動(dòng)作，查詢到故障時(shí)線路L1最大相電流為222 A(二次值為0.37 A)、線路L2的最大相電流為138 A(二次值為0.23 A)；線路L1零序故障電流為58%In=0.58×600=348(A)，線路L2 零序故障電流為33.3%In=0.333×600=199.8(A)。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范[6]中的方法，技術(shù)人員對PH2、PH3和貢布變線路保護(hù)定值進(jìn)行了以下分析：

(1)貢布變L1、L2線路保護(hù)定值。

貢布變L1、L2線路保護(hù)用CT變比為600∶1，過流Ⅲ段整定電流動(dòng)作值為300 A(二次電流值為0.5 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.2 s；過流Ⅱ段整定為1 500 A(二次電流值為2.5 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.06 s；零序過流Ⅱ段整定零序電流動(dòng)作值30 A(二次電流值為0.05 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.2 s；零序過流Ⅰ段整定零序電流動(dòng)作值為300 A(二次值為0.5 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.06 s。

(2)PH2電站L1、L2線路保護(hù)定值見表1。

表1 PH2電站L1、L2線路(22 kV)保護(hù)定值表

注：電流Ⅰ段時(shí)限出口：延時(shí)T1動(dòng)作于跳線斷路器；電流Ⅱ段時(shí)限出口：延時(shí)T2動(dòng)作于跳線路斷路器；電流Ⅲ段時(shí)限出口：延時(shí)T3動(dòng)作于跳線路斷路器。

將電流Ⅲ段的電流動(dòng)作值整定為1.2倍最大負(fù)荷電流518 A(二次值為5.18 A)，動(dòng)作時(shí)間為3 s；將電流Ⅱ段的電流動(dòng)作值整定為864 A(二次值為8.64 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.5 s；電流Ⅰ段的電流動(dòng)作值整定為1 108 A(二次值為11.08 A)，動(dòng)作時(shí)間為0.2 s。

(3)PH2電站L3線路的定值見表2。

將電流Ⅲ段的電流動(dòng)作值整定為178.8 A(二次電流值為5.96 A)，動(dòng)作時(shí)間為2.7 s；將電流Ⅱ段的電流動(dòng)作值整定為357.9 A(二次電流值為11.93 A)。

(4)PH3電站L3線路定值見表3。

表2 PH2電站L3線路(22 kV)保護(hù)定值表

注：電流Ⅰ段時(shí)限出口：T1不投；電流Ⅱ段時(shí)限出口：延時(shí)T2動(dòng)作于跳線路斷路器；電流Ⅲ段時(shí)限出口：延時(shí)T3動(dòng)作于跳線路斷路器。

表3 PH3電站L3線路(22 kV)保護(hù)定值表

注：出口方式：電流Ⅰ段退出；電流Ⅱ段延時(shí)，T2跳線路斷路器；電流Ⅲ段延時(shí)，T3跳線路斷路器。

將電流Ⅲ段的電流動(dòng)作值整定為178.8 A(二次電流值為5.96 A)，動(dòng)作時(shí)間為3.3 s；將電流Ⅱ段的電流動(dòng)作值整定為275.4 A(二次電流值為9.18 A)

3 保護(hù)越級跳閘分析

通過對PH2、PH3和貢布變保護(hù)定值進(jìn)行對比可知：

(1)在不考慮貢布變的情況：由于L3過流定值小于L1、L2，故當(dāng)L3出現(xiàn)過電流故障時(shí)，L3線路應(yīng)首先切除，邏輯正確。

(2)考慮貢布變的情況：由于貢布變過流保護(hù)整定時(shí)間僅為0.3 s，其定值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于PH2、PH3線路過電流動(dòng)作時(shí)間，故有可能出現(xiàn)L3線路發(fā)生過電流故障且電流大于300 A時(shí)貢布變L1、L2線路首先切除的現(xiàn)象。該分析動(dòng)作結(jié)果與此次故障動(dòng)作邏輯一致，一度使技術(shù)人員認(rèn)為找到了問題產(chǎn)生的原因，但通過錄波信息得知此次故障時(shí)線路L1的最大相電流為222 A、線路L2的最大相電流為138 A，其值并未達(dá)到貢布變L1、L2線路過電流動(dòng)作值，故保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作；

(3)查看電站設(shè)計(jì)資料得知22 kV輸電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，在線路單相接地時(shí)允許短時(shí)間運(yùn)行。但貢布變電站L1、L2線路保護(hù)裝置報(bào)零序過流動(dòng)作，技術(shù)人員初步認(rèn)為是裝置誤報(bào)，于是對兩臺保護(hù)裝置進(jìn)行了校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果證明裝置是合格的，調(diào)查工作一時(shí)陷入了僵局。通過在貢布變電站多次觀察、走訪，偶然間在一不起眼的角落里發(fā)現(xiàn)了一臺年久的接地變壓器通過電纜連接到了主變22 kV側(cè)。原來貢布變22 kV系統(tǒng)是采用經(jīng)接地變壓器接地的方式、而PH2、PH3電站22 kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地方式，故PH3電站線路出現(xiàn)了單相接地時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的零序電流而引起貢布變線路保護(hù)越級跳閘。

4 解決方案

(1)經(jīng)查詢配電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[7]得知：在國內(nèi)，22 kV輸電系統(tǒng)多為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，故其發(fā)生單相接地時(shí)的短路電流不大。為滿足用電負(fù)荷的正常供電，可允許故障運(yùn)行1～2 h，并可通過拆除貢布變電站的接地變壓器予以解決，該方案簡單可行。但EDC不同意拆除已有設(shè)備，經(jīng)多次協(xié)商未果。

(2)該故障可通過退出貢布變L1、L2線路零序過流保護(hù)予以解決。當(dāng)類似單相接地故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)裝置不會(huì)跳閘，但考慮到貢布變接地變壓器沒有單獨(dú)配置接地變保護(hù)，故該方案亦不能采用。

(3)該故障可通過在PH3電站線路保護(hù)中增加零序電流保護(hù)予以解決。因該方案不需要更改現(xiàn)有的電氣設(shè)備，只需修改線路保護(hù)定值即可，故該方案被EDC采用(表4)。

表4 PH3電站增加零序電流保護(hù)后的22 kV線路保護(hù)L3定值表

5 結(jié) 語

通過此次越級跳閘事故的處理，發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因是在電站建設(shè)期間設(shè)計(jì)人員按照慣性思維而并未對柬埔寨貢布變電站進(jìn)行實(shí)地勘查就出了設(shè)計(jì)圖。筆者針對類似發(fā)展中國家，對其電力企業(yè)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范、技術(shù)資料不完整的運(yùn)維工程的事故處理，在技術(shù)分析、改進(jìn)措施、運(yùn)維技巧方面提出了新觀點(diǎn)，為今后國際工程項(xiàng)目類似問題的處理提供了新的思路。