某海上風電場線路保護跳閘事故分析及預防

李 琛，潘博聞，馬成久

(1.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

分析和查找線路保護裝置動作的原因, 保證線路保護裝置可靠運行, 是線路保護現場工作者日益關心的問題。本文針對某海上風電場海上升壓站在主變壓器(以下簡稱主變)倒送電期間發生線路保護跳閘的事故，詳細分析原因、總結經驗，并提出了相應的處理辦法和預防措施。

1 事故過程

某海上風電場海上升壓站220 kV海纜采用雙重化設計，配置2套線路保護裝置。A套海纜線路保護裝置采用南京南瑞繼保工程技術有限公司生產的PCS-931SA-G型線路保護；B套海纜線路保護裝置采用長園深瑞繼保自動化有限公司生產的PRS-753-A-G型線路保護。

2020年1月15日22時，某海上風電場運行人員接到調度指令后，開始對主變進行沖擊。22：42：19，在對主變首次沖擊的過程中海纜線路開關跳閘，線路失電。

事故發生后現場人員立即檢查所有相關設備及保護裝置，發現海纜線路保護B套裝置顯示保護動作C相跳閘、單跳失敗三跳、保護動作A、B、C三相跳閘，保護裝置具體顯示內容如圖1所示。其他保護裝置均未見動作，一次設備未見異常。

圖1 B套裝置保護動作信息報告

現場調取線路保護裝置的動作波形(見圖2)與故障錄波裝置波形(見圖3)進行對比分析[1]，發現跳閘前各相電流電壓波形均顯示正常。故障錄波裝置在保護動作時收到由保護裝置發出的A、B、C三相跳閘指令，并且三相跳閘指令同時返回。線路保護裝置在保護啟動1 ms后，裝置C相跳閘回采開入信號異常，C相持續有電流，157 ms滿足裝置單跳失敗三跳保護邏輯，158 ms保護動作A、B、C三相跳閘。由此得出此次跳閘事故可能由于海纜線路B套保護裝置誤動作引起。

圖2 線路保護裝置動作波形

圖3 故障錄波裝置動作波形

2 原因分析

現場人員聯系長園深瑞繼保自動化有限公司的技術人員，獲知該公司在2019年主動上報過一起 220 kV 及以上電壓等級部分型號常規線路保護裝置運行缺陷的情況。此型號線路保護裝置的74LVTH16245驅動芯片在電源異常波動后，極端工況下引起出口回路驅動器保持異常電平，220 kV此型號線路保護裝置在重合閘功能退出時存在誤動風險[2]。

上述部分型號中包括某海上升壓站采用的PRS-753A-G型線路保護，而線路保護中的重合閘功能也依據調度繼保通知單設置為退出。

考慮某海上升壓站采購安裝工作主要集中于2019年，為防止現場使用的線路保護裝置因裝有問題驅動芯片而引起誤動，現場根據廠家提供的方式進行檢查。發現某海上升壓站保護裝置使用的插件已經是整改過后的插件(整改后插件型號膜后端有白色圓點如圖4所示)，不存在誤動風險。

圖4 整改后的插件型號膜

在排除上述情況后，進一步分析事故原因為線路保護裝置C相跳閘回采開入信號存在硬件故障。現場將線路保護裝置對應的回采開入信號插件拆下檢查，發現保護CPU插件的內部插針存在異常彎曲情況，如圖5所示。

圖5 保護裝置插件插針彎曲情況

根據廠家提供的資料，第1排插針為啟動電源端子，其出現彎折并與第2排插針直接短接，被短接的端子為C相跳閘回采開入信號端子。

微機保護裝置的硬件自檢包括故障發現和故障定位。通常主要檢測的內容包括CPU、存儲器、輸入輸出通道、開關機插件的接觸強開等[3]。PRS-753A-G裝置廠家技術使用說明書中提到自檢包含硬件與軟件2種方式，同時進行，相互獨立，當發現裝置中重要部件有故障或工作狀況異常時，能及時輸出報警信號，并閉鎖相應出口，硬件原理如圖6所示。裝置自檢信息中包括“保護CPU插件異常”信息，但在插針彎曲造成回采開入信號異常時，自檢功能未能做出報警與閉鎖出口。

圖6 保護裝置硬件原理

在對線路保護裝置內部記錄與測控后臺記錄的分析中發現裝置在調試期間已出現過C相跳閘異常的報文信息，但作業人員未能及時關注到該異常情況并做出相應處理。

線路保護裝置插件插針彎折的情況，是由于插拔碰撞并再次強行插入插件時因外力作用導致。

線路保護裝置的插件內部插針出現異常彎曲短接情況后，導致裝置在啟動時持續有C相跳閘信號誤開入。當對主變進行沖擊時，線路保護裝置中出現電流，造成保護裝置誤動作，從而引發了此次跳閘事故。作業人員對保護裝置的檢驗工作不夠細致是造成該起事故的主要原因之一。

3 處理方法與防范措施

3.1 處理方法

現場第一時間對問題線路保護裝置進行更換，并根據相關行業規程對更換后的裝置重新補充校驗[4]。待裝置各項檢驗均正確無誤后，依調度許可將裝置重新投入運行。

3.2 防范措施

為保證線路保護裝置正確動作，對運行中的線路保護裝置及其二次回路應定期進行校驗和檢查。變電站作業人員應加強對線路保護裝置及其二次回路監視，定期巡視檢查，發現異常現象時，立即向調度和上級匯報[5-6]。

在線路保護裝置生產制造過程中，應注重對缺陷的處理，提高裝置自檢的可靠性，防止特殊情況下出現線路保護拒動和誤動的問題[7]。

4 結語

當工程采用單體調試與系統調試分別分包的模式時，為避免施工環節出現“死區”。調試單位應將精細化調試的工作理念貫穿于整個調試過程。系統調試更要貫徹“單體、系統調試不分家”的工作理念，切實跟蹤單體實行情況[8-10]。