京丰燃机电厂2201断路器C相拒动事故分析
|
一．系统介绍 京丰燃气热电有限公司的1号燃机采用单元接线，发电机出口断路器作为并网同期点，主变高压侧通过2201－2隔离刀闸、2201断路器连接东芦Ⅰ线，电厂侧无220kV母线。此机组的并网方式为电厂侧合2201－2隔离刀闸，芦城变电站侧合断路器空充东芦Ⅰ线，电厂侧合2201断路器空充主变压器，最后合发电机出口断路器进行同期并网。 保护的配置情况为：东芦Ⅰ线采用北京四方继保自动化股份有限公司生产的CSC－103B线路差动保护和南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS－931线路差动保护，2201断路器的保护采用南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS－921断路器保护。 二．事故经过 2007年12月8日，在1号燃机的发电机出口断路器断开、2201－2隔离刀闸闭合，芦城变电站侧合断路器空充东芦Ⅰ线后，应该由电厂侧合2201断路器空充主变压器。14点47分，手合2201断路器，120ms后，保护动作，将2201断路器三相跳开。 各保护及故障录波器的动作情况如下： CSC－103B线路差动保护在变压器励磁涌流出现时开始启动，109ms后零序手合加速出口，跳本侧及对侧断路器三相。从CSC－103B保护的故障录波图中看，手合后三相的TWJ都返回，但只有A、B相有电流波形，C相无电流，保护测出零序电流3I0＝0.3242A。 RCS－931线路差动保护在变压器励磁涌流出现时开始启动，126ms后接收远跳开入，通过光纤给对侧发远跳命令，175ms后接收到对侧发过来的远跳命令。从RCS－931保护的故障录波图中看，A、B相有电流波形，C相无电流。 RCS－921断路器保护在变压器励磁涌流出现时开始启动，116ms后接收到其他保护的分相跳闸开入，断路器保护的跟跳动作，从RCS－921保护的故障录波图中看，A、B相有电流波形，C相无电流。 故障录波器在变压器励磁涌流出现时开始启动，显示的录波图如图1，从图中可以看出，A、B相有电流波形，C相无电流，启动后约117ms时，CSC－103B保护出口跳闸，约128ms时，RCS－921保护出口跳闸，约180ms时，RCS－931保护出口跳闸。 热工DCS系统显示为合闸命令发出后，2201断路器A、B相合上，C相未合上，140ms后A、B相断开。 三．事故分析 1．事故性质判断 通过对各保护及故障录波器的录波图的分析，在保护跳闸时无故障电流的突然增大，判断东芦Ⅰ线及主变压器一次设备无故障，此次事故属于继电保护装置误动所致。 2．事故分析的重点 对比各保护的动作报告、录波图、定值单，检查设计院的二次图纸，对于此次事故，可以提出如下问题： 1）此两套主保护的后加速定值设置相同，为何CSC－103B保护的零序手合加速动作，RCS－931保护的零序手合加速未动。 2）RCS－931保护为何有发远跳的开入量进入装置。 3）断路器合闸后为何无C相电流，是由于C相的一次机构未合上还是CT断线所致。 4）为何CSC－103B保护显示的TWJ三相都返回表示断路器三相都合上而热工DCS系统显示A、B相合上，C相未合。 3. 事故分析 检查RCS－931保护的定值，零序过流加速段设置为0.88A，CSC－103B保护显示跳闸时零序电流3I0为0.3242A，故RCS－931保护的零序手合加速未动。而CSC－103B保护控制字设置“加速零序Ⅲ段投入”，零序Ⅲ段定值为0.88A，为何零序电流未到定值而保护动作，查阅CSC－103B保护说明书，其对“手合及重合闸后加速”的逻辑说明如下： “手动合闸到故障线路上，零序保护投入不灵敏Ⅰ段、零序各段切除故障，此时，不灵敏Ⅰ段不带延时，满足动作条件瞬时出口。但零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段均带0.1s延时。动作后永跳。零序保护如果判断为重合闸动作时，投入零序Ⅰ段和零序不灵敏Ⅰ段，通过整定控制字还可以实现：加速零序Ⅱ段，加速零序Ⅲ段，加速零序Ⅳ段；不灵敏Ⅰ段不带延时，满足动作条件瞬时出口。但零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段均带0.1s 延时。动作后永跳。” 通过以上说明，可以认为“加速零序Ⅲ段投入”的控制字只作用于重合后加速，对于手合后加速，保护投入的所有零序段中最灵敏段的定值即为其过流定值。本保护投入零序Ⅲ、Ⅳ段，零序Ⅳ段定值为0.12A，所以手合后加速的零序过流定值为0.12A，跳闸时零序电流超过定值，保护动作。通过和四方公司程序开发人员的沟通，确认了以上的分析。 通过对设计图纸的检查，发现由2201断路器操作箱内的TJR三跳继电器的接点提供RCS－931保护的远跳开入量，设计的目的是本侧保护三跳2201断路器后，通过RCS－931保护的光纤发远跳信号给对侧保护，由对侧保护跳开对侧的断路器。对于此次事件，CSC－103B保护驱动TJR三跳继电器动作，故RCS－931保护接收到远跳开入，传至对侧后，跳开对侧断路器，同时对侧的RCS－931保护也给本侧发远跳命令。 2201断路器合闸后从录波图上看A、B相有励磁涌流，C相无电流，有两种可能，一种是出现C相的CT断线，一种是由于一次或二次原因，C相断路器未合上。 检查设计图纸，发现CSC－103B保护和RCS－921保护采用同一组CT，RCS－931保护和故障录波器采用同一组CT，此两组CT同时出现CT断线的可能性不大。 通过DCS系统实际传动2201断路器，合闸时，A、B相合上，C相未合。于是先从二次回路上进行检查，从设计图纸上分析，DCS系统发出合闸命令后，驱动TJR三跳继电器，TJR继电器接点接入分相的合闸回路，接点闭合后把正电位引至103回路，通过电缆引入就地汇控箱内，就地汇控箱内的合闸回路。 首先把断路器正常合闸的原理通过图2进行说明，SPT为“远方/就地”把手，就地方式时接点3－4为常开。SB1为就地合闸按钮。K1为防跳继电器，在继电器未动作时接点状态如图所示。KL3为断路器压力继电器，在压力正常时接点11－12为常闭接点。SO为断路器辅助接点组，在断路器分位时接点状态如图所示。Y1为断路器合闸线圈。就地合闸时通过闭合SB1的3－4接点把＋55V电位引至合闸线圈Y1的一端，远方合闸时“远方/就地”把手SPT的3－4接点闭合，＋55V电位通过103C回路从控制室引至合闸线圈Y1的一端，合闸线圈带电后可把断路器合上。防跳继电器K1的工作原理是断路器合闸后，常开的辅助接点5－7闭合，若合闸脉冲未消失，则＋55V电位引至K1的一端驱使K1动作，K1动作后接点21－22断开，即断开合闸回路，接点13－14闭合，使K1保持动作状态，直至合闸脉冲消失。 通过以上对合闸原理的说明，下面来查找为什么远方合闸时断路器C相未合上。首先检查DCS系统发出合闸命令后，是否把＋55V电位引至103C回路，通过便携式录波仪对103C回路的电位监测，证实＋55V电位已到达103C回路。于是在断路器就地汇控箱处对二次回路进行检查，直接把＋55V电位引至K1继电器的22接点时，C相断路器能合闸，把＋55V电位引至K1继电器的21接点时，C相断路器不能合闸，这说明K1继电器的21－22接点在此状态下断开。这种情况有两种可能，一种是常闭接点损坏，不能闭合，另一种是在这种状态下K1继电器动作。断开控制直流后对K1继电器的21－22接点检查，证明此接点完好。那么在K1继电器的21接点带＋55V电位时，能让K1继电器动作只能是断路器的常开辅助接点5－7在断路器分位时闭合或K1继电器的常开接点13－14损坏，长期闭合。经过检查，发现是K1继电器的常开接点13－14长期闭合。由此查明了断路器C相不能合闸的原因了，在合闸脉冲到达103C回路后，还未驱动断路器合闸时，K1继电器快速动作，断开接点21－22，合闸线圈Y1失电，断路器C相不能成功合上。 至此，事故原因基本查清，但还有一个疑点，即在DCS系统发合闸命令后为何CSC－103B保护显示断路器三相都合上而热工DCS系统显示A、B相合上，C相未合，通过对二次回路的检查，CSC－103B保护监视断路器状态的开入量取断路器操作箱中TWJ继电器的接点，以C相为例，TWJ继电器线圈的一端接控制直流的正电源侧，另一端接图2的107C回路。断路器正常分位时，107C回路有－55V电位，TWJ继电器动作，CSC－103B保护采集到跳位开入量；断路器正常合位时，107C回路电位悬空，TWJ继电器不动作，CSC－103B保护不能采集到跳位开入量。在合闸过程中，103C回路有＋55V电位，使得107C回路也带＋55V电位，从而TWJ继电器返回。所以说不论断路器是否合上，只要合闸脉冲发出，TWJ继电器就不能正确反映断路器实际状态。而热工DCS系统对断路器状态的监视采用断路器本体的辅助接点，故能正确反映断路器实际状态。 一． 采取的措施 1．整定定值时应注意，CSC-103B的手合零序后加速固定为零序四段电流定值，建议要求厂家修改程序，手合零序后加速应为零序加速定值。 2．更换B、C相防跳继电器，考虑到该型号继电器在投产仅一年多的时间里有两个出现问题（一个开关仅三个），建议更换为别的类型防跳继电器或加强对该继电器的检查工作。 |