山美水電站4#機組投運后跳閘原因分析

王連飛

(泉州山美水庫綜合開發有限公司，福建 泉州 362000)

0 緒 論

山美生態電站位于壩后左岸下游約50m處，通過壓力鋼管從泄水錐閥前引水發電。生態電站裝有一臺臥式水輪發電機組，裝機容量3000kW，額定流量7.45m3/s，年設計發電量673萬kWh，是福建省首臺生態發電機組。

1 山美生態電站接入運行方式介紹

生態機組出口開關901接于山美10kVI段母線并列運行，屬于泉州市地調管轄范圍設備。山美生態電站多次保護動作跳閘介紹分析：

2 5月6日、10日山美4號機差動保護動作原因情況說明

2.1 5月6日故障時保護裝置及現場開關的動作情況分析

5月6日，雷雨天氣，下午4點20分，4#比率差動保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，機組事故停機。經查，從上位機的故障波形圖可以看出，出口側CT的A相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、c1)，B相電流波形稍微異常(波形圖中的b1)，而中性點CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形正常。從4#機差動保護裝置動作報告數據得知，A相差流動作值是2.96A,B相差流只有0.03A，C相差流動作值是3.65A，A相差流值和C相差流值均大于差動保護差流整定值1.03A，滿足動作條件，保護動作。

5月6日下午4點20分前后，110kV山春線、山井線距離保護電流突變量啟動、零序電流保護突變量啟動。 根據以上資料，我們當初分析4#機差動保護動作原因系電站及周邊區域雷雨天氣，110kV線路遭受雷擊，雷電波通過線路傳到#1主變耦合至10kV母線，雷電波諧波分量較大，引起4#機出口CT的A、C相電流波形畸變，使得出口側和中性點電流互感器產生差流，其數值已大于保護動作整定值，比率差動保護動作。5月6日晚間，向地調申請對4#機保護動作原因排查，4#機轉臨檢。組織檢修人員對4#機絕緣電阻及吸收比測量、定子繞組的泄漏電流和直流耐壓試驗，試驗數據均正常。而后向地調申請4#機開機轉運行。

2.2 5月10日故障時保護裝置及現場開關的動作情況分析

5月10日，雷雨天氣，中午1點25分，4號機比率差動保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，機組事故停機。經查，從上位機的故障波形圖可以看出，出口側CT的A相、B相、C相電流波形畸形(波形圖中的a1、b1、c1)，而中性點CT的A相、B相、C相電流波形正常。母線PT的三相電壓波形也正常。從4號機差動保護裝置動作報告數據得知，A相差流動作值是2.88A,B相差流動作值1.03A，C相差流動作值是4.01A，A、B、C三相的差流值均大于差動保護差流整定值1.03A，滿足動作條件，保護動作。

從4#機故障波形圖可以看出，母線PT三相電壓波形完好，未出現短路現象；4#機中性點CT的差動保護電流Ia2、Ib2、Ic2電流波形也沒有較大變形；但4#機出口側CT的差動保護電流Ia1、Ib1、Ic1電流波形有較大畸變。而5月10日中午1點25分前后，110kV山春線線路距離保護電流突變量啟動、零序電流保護突變量啟動。4#機連續兩次因外部雷擊影響后差動保護動作，且電流波形嚴重畸變，發電機出口與中性點差流4.013A遠大于當時發電狀態的額定電流3.43A，很有可能是電流互感器鐵芯飽和，但對于保護級10P10電流互器來說，在此電流數值下不應該出現飽和現象，很有可能是差動保護電流互感器二次繞組接線接錯位置(出口側CT型號：LZZBJ9-10A2 20VA 300/5 1S1-1S2 0.5 2S1-2S2 10P10)。

本次4#機差動保護動作后，電站組織對差動保護范圍內的一、二次設備進行全面檢查；經查，4#機差動保護回路二次接線引自出口側CT的1s11s2，而此繞組是用于測量0.5級的，用于測量的電流互感器鐵芯在電流>1.2Ie時，鐵芯將接近飽和狀態；而保護級電流互感器10P10則在10倍的額定電流下誤差不超過10%，鐵芯未飽和，電流波形也不會畸變，重新對互感器伏安特性測試，錄得伏安特性如圖1所示。

圖1 伏安特性曲線圖

綜上所述，山美電站4#機因雷電波影響導致差動保護動作，根本原因是差動保護回路二次端子接線出錯，將本應引自出口側CT用于保護級10P10繞組的2S1-2S2端子，錯誤的引自出口側CT用于測量0.5級繞組的1S1-1S2端子。此處二次端子接線出錯，安裝、調試、建設各方，投運時未能認真核對，沒有發現。

2.3 檢查情況和整改措施

1)對差動保護范圍內所有電氣設備進行檢測、試驗，未發現異常。

2)已全面檢查二次設備的接線情況，將4#機差動保護回路電流引接至保護級(10P10)繞組，并核對接線情況，開機帶負荷時做向量圖。

3)為防止因雷電波影響造成差動保護再次誤動，將4#機差動保護動作值調整為0.5Ie=1.72A(原定值0.3Ie=1.03A)[1]。

3 5月17日山美四號機負序過負荷保護動作原因情況說明

3.1 保護裝置及現場開關的動作情況分析

2020年5月17日18:03，4#機負序過負荷保護動作，904開關跳閘，滅磁開關跳閘，4#機事故停機。經查，4#機主保護裝置(EDCS-8130B0)的負序過負荷保護動作，負序電流動作值I22=1.44A，該電流大于主保護裝置(EDCS-8130B0)的過負序過負荷整定值Id2=1.37A，滿足動作條件，保護動作。

查看4#機保護定值單，4#機保護分主保護(EDCS-8130B0)和后備保護(EDCS-8130B1)兩部分，主保護和后備保護中均含有負序過負荷保護：(1)主保護配備的負序過負荷用于報警，Id1負序電流Ifx1整定值0.5A、時限Td1為2s，報警；沒提供用于跳閘的第二組整定Id2的負序電流Ifx2及時限Td2的整定值，即用于跳閘的不應投入。(2)后備保護配備的負序過負荷用于跳閘，負序電流整定值3.6A、時限6S，保護動作后跳904開關、跳MK、停機[2]。

而現場調取4#機保護裝置窗口菜單，發現4#機主保護上的負序過負荷保護有兩個定值：①負序過負荷Id1 Ifx1= 0.5A 時限Td1=2S 對應的控制字DS1投入；②負序過負荷Id2 Ifx2 =1.37A 時限Td2=0.5S 對應的控制字DS2也投入了(這組整定值有誤，該組保護的控制字也誤投了)。5月17日傍晚，雷雨天氣，外部電力線路遭受雷擊時，由于僅4#機并網運行，雷電波耦合至發電機形成回路，發電機微機保護對電流二次采樣時，通過微機保護裝置內部計算得出較大的負序分量電流，當負序電流值大于整定值時，導致發電機負序過負荷保護動作。

這次就是主保護上的負序過負荷保護的第二組定值Id2 負序過負荷Ifx2 保護動作，進而跳904開關、跳MK、停機。查看微機保護顯示如：EDCS-8130B微機主保護屏顯示：負序過負荷DS2；EDCS-8130B微機后備保護屏顯示：負序過負荷DS2。

3.2 整改措施

1)主保護裝置上的負序過負荷保護動作于報警：Id1負序電流Ifx1整定值0.5A、時限Td1為2s,控制字DS1投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

2)主保護裝置上的負序過負荷保護動作于跳閘的：負序過負荷Id2 Ifx2 整定值1.37A調整為3.6A， 將Td2 時限0.5s調整為6S，動作于跳閘的控制字DS2已退出，控制字最后一位“0”為“退出”。

3)后備保護裝置上的負序過負荷保護動作于跳閘的控制字DS2已投入，控制字最后一位“1”為“投入”。

4 總結建議

1)加強作業人員的現場監督，嚴格按照規范作業，提高作業人員的業務素質，增強作業人員的責任心。

2)加強現場作業人員的技術規范和安全監督，安排好合理的工作人員，管控好每一步作業流程，每個環節至少2人確認簽字，保證正確，方可進入下一步環節，提高作業驗收質量，對每項工序形成全面的設備驗收表格，每項驗收，嚴格執行要求，全面做好每項作業的三級驗收。

3)完善設備標識，加強設備管理，元器件、壓板、端子排、熔斷器和交流直流空氣開關保護裝置、二次回路及相關的屏柜、箱體、接線盒應設置正確恰當的標識，方便辨別和運行維護。標識打印，字跡應清晰、工整，且不易脫色[3]。

4)強化《繼電保護安全措施票》在現場作業中的作用，按要求在工作。

中使用《繼電保護安全措施票》設備試驗要做好記錄，保護定值的整定值要在正常運行限值和安全系統觸發整定值之間留有裕量,保護定值要多次試驗核驗并簽字確認。