一起水電站廠用電過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作分析

張樹忠，李張秀

(二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花 617100)

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，對(duì)電廠穩(wěn)定供電要求越來越高，則對(duì)廠用電安全可靠性要求不斷提高。而隨著國(guó)家不斷發(fā)展，逐漸開始有水電站面臨設(shè)備老化風(fēng)險(xiǎn)，一般情況下水電站地處偏僻，廠外自然環(huán)境復(fù)雜惡劣，設(shè)備更容易老化，且由于直接處于自然環(huán)境中，經(jīng)常有一些小動(dòng)物進(jìn)入電氣設(shè)備造成設(shè)備故障，而廠外設(shè)備又較多，故其廠外廠用電[1]不斷面臨挑戰(zhàn)。

本文通過一起由于小動(dòng)物進(jìn)入6 kV電氣隔刀導(dǎo)致過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作實(shí)例分析，為同行識(shí)別、處置類似事故提供參考。

1 事件經(jīng)過

某日21時(shí)46分51秒，CCS發(fā)“670保護(hù) 動(dòng)作”、“670 開關(guān)斷開”、“670開關(guān)Ia 60.00A高限報(bào)警”、“進(jìn)水口12DP2 進(jìn)線失電 動(dòng)作”、“進(jìn)水口470開關(guān)(1ACB)斷開”等報(bào)警信號(hào)，值守人員現(xiàn)地檢查進(jìn)水口70B高壓側(cè)開關(guān)670保護(hù)過流一段動(dòng)作(AC相72.48 A)，670開關(guān)跳閘、470開關(guān)跳閘，下級(jí)400 V備自投動(dòng)作不成功，廠外天氣正常。次日檢修人員辦理工作票對(duì)670過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳閘原因檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)70B高壓側(cè)隔刀670 G小車內(nèi)有一只小動(dòng)物，670 G三相動(dòng)觸頭底座導(dǎo)體部分有放電痕跡(如圖1所示)，確認(rèn)此次670開關(guān)過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作原因?yàn)樾?dòng)物進(jìn)入670 G內(nèi)，接觸到動(dòng)觸頭導(dǎo)致AC兩相接地短路故障。

圖1 670 G動(dòng)觸頭底座導(dǎo)體部分放電痕跡

2 故障原因分析

2.1 廠用電6 kV系統(tǒng)一次接線情況

如圖2，故障發(fā)生線路從6 kV母線經(jīng)隔刀670 G、70B降壓為400 V后連接470開關(guān)至470 M母線，與470 M暗備用的母線469 M與其基本一致。

圖2 某水電站廠用電圖(局部)

2.2 廠用電6 kV系統(tǒng)保護(hù)配置情況

故障跳閘開關(guān)保護(hù)為微機(jī)保護(hù)裝置[2-4]，配置有過流Ⅰ段、過流Ⅱ段保護(hù)，其保護(hù)電流回路如圖3所示。

圖3 6 kV開關(guān)饋線保護(hù)電流回路示意圖

670開關(guān)保護(hù)定值如表1。

表1 670開關(guān)保護(hù)定值

2.3 故障跳閘分析

故障前進(jìn)水口400 V母線正常分段運(yùn)行，其中670開關(guān)通過670 G、70B、470開關(guān)向470 M供電，2019年6月29日21:46:51 670保護(hù)動(dòng)作，670開關(guān)跳閘斷開，隨后21:47:46 470開關(guān)跳閘斷開，現(xiàn)場(chǎng)檢查進(jìn)水口400 V母線上無負(fù)荷開關(guān)跳閘，670保護(hù)裝置顯示“AC 72.48 A過流Ⅰ段”，裝置跳閘燈點(diǎn)亮，故障錄波啟動(dòng)，波形如圖4、5。保護(hù)裝置顯示：過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，故障相為AC相，短路電流為72.48 A，則根據(jù)以上可得：

圖4 故障錄波6 kV 8 段電壓波形圖

圖5 故障錄波6 kV 8 段電壓相量圖

1)A、C兩相電壓降低，A、C兩相電流增大；出現(xiàn)零序電壓。

2)電流增大、電壓降低為相同兩個(gè)相別(A、C相)。

分析如下：由于AC相間短路故障，670開關(guān)過流I段保護(hù)動(dòng)作，670開關(guān)跳閘，動(dòng)作正確。470 M進(jìn)線失電，備自投動(dòng)作，跳開470開關(guān)，但由于聯(lián)絡(luò)開關(guān)46970合閘失敗，故本次進(jìn)水口400 V備自投動(dòng)作不成功。470開關(guān)晚于670開關(guān)跳閘時(shí)間55 s才跳開，且進(jìn)水口400 V負(fù)荷無跳閘，可判斷故障點(diǎn)在670開關(guān)出線至470開關(guān)進(jìn)線之間，再由上述故障錄波及保護(hù)動(dòng)作信息分析確認(rèn)故障類型為A、C兩相接地短路故障。后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，670 G內(nèi)鉆入小動(dòng)物引起兩相接地短路故障導(dǎo)致670保護(hù)動(dòng)作跳閘。

3 應(yīng)對(duì)處置建議

大多情況下6 kV廠用電系統(tǒng)總體配置保護(hù)為過流Ⅰ段、過流Ⅱ段、零序、超溫跳閘保護(hù)，其特點(diǎn)如下：

1)過流Ⅰ段反應(yīng)最快，保護(hù)范圍為本段饋線，但有死區(qū)，反映相間短路或接地故障；

2)零序保護(hù)次之，反映變壓器及其低壓側(cè)接地故障；

3)過流Ⅱ段最慢，保護(hù)該6 kV開關(guān)后線路全長(zhǎng)，一般是過流Ⅰ段拒動(dòng)、故障發(fā)生在6 kV饋線Ⅰ段死區(qū)、相鄰400 V保護(hù)拒動(dòng)以及400 V開關(guān)拒動(dòng)時(shí)動(dòng)作。

4)過負(fù)荷報(bào)警可以理解為過流II 段保護(hù)的“低定值、高延時(shí)、僅報(bào)警版本”。故在此針對(duì)一個(gè)配置上述保護(hù)的6 kV廠用電系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作處置建議如圖6。

圖6 6 kV保護(hù)動(dòng)作處置流程圖

4 結(jié) 語

大型水電站往往因?yàn)樯婕皡^(qū)域廣導(dǎo)致[5-6]廠用電所處環(huán)境較差，尤其廠外的野外區(qū)域，設(shè)備易老化、小動(dòng)物經(jīng)常出沒，易導(dǎo)致廠用電系統(tǒng)接地短路故障。本文通過一起廠用電跳閘故障實(shí)例分析，提出一套故障識(shí)別、分析、應(yīng)急處置的參考方法，這既可以簡(jiǎn)化處理流程，又可以減少人員誤處置風(fēng)險(xiǎn)，提高廠用電穩(wěn)定性，保障安全生產(chǎn)。