几起母线差动保护误动作的情况分析

引言

近年来,华阳矿区电网规模不断扩大,供电网络逐年拓展,已形成一个规模庞大、结构复杂的电力系统。其输送容量也不断增大,系统停电事故对电网、设备、人身的安全威胁性更是逐步加剧,由此停电事故造成的损失也越来越严重。各发、变、供电单位需警惕恶性事故的发生,认识到供电安全工作的重要性、紧迫性。

华阳矿区电网系统内部各区域供电电源都是仅来自矿站的唯一供电电源,一矿区域、二矿老区、三矿区域、新景矿区域、五矿区域,各区域的系统电源均取自矿站35kV双母线,供电线路多达13条,其中各矿站室和区域之间还存在相互交叉的情况,而且多是串连型供电模式,一旦上级站室发生误操作或设备事故,下级或下几级站将全部失电,存在电网稳定性差、主枢纽站供电安全性低等问题。

母线差动保护作为变电站母线的重要保护,发生事故的概率相对较低,但母线作为重要枢纽站负荷分配的中心,故障所带来的影响和破坏力又是巨大的,因此,母线设备及保护的安全稳定运行对系统持续发、供电具有非常重要的意义。同样,母线差动保护动作跳闸事故也会影响到整个供电系统的安全稳定运行,因此,母线差动保护的安全运行在一定程度上是提升煤矿供电安全性的关键环节。

母差保护能快速有效隔离故障母线,确保非故障母线安全稳定运行,有效提升变电站供电可靠性。随着GIs封闭式组合电器广泛应用于供电系统,配备相应的母线差动保护就显得势在必行,但是,连续发生的几起母线差动保护跳闸事故,给华阳矿区电网的安全稳定运行带来了巨大挑战,针对这些问题,笔者运用实践所学经验,结合理论知识,对所发生的问题进行了分析,希望能提前预防事故发生,有效保证电网的安全稳定运行。

1母线差动保护误动作及原因分析

1.1二次回路绝缘下降导致母线差动保护误动作

(1）事故经过描述。2016年7月19日,阳泉地区大范围高强度降雨达22h,由普通的V级蓝色预警变更为Ⅱ级暴雨橙色预警,最后变更为I级红色预警。突然矿站110kV母线差动保护动作,全站停电,由于矿站110kV母线使用绝缘性能较好、灭弧能力强、介电强度高的sF6介质,使用母线、开关、刀闸、互感器有机组合成一体的气体绝缘全封闭GIs配电装置,大雨对母线内设备的影响微乎其微,母线内部设备绝缘下降的可能性很小,基本上可排除一次设备故障。事故后发现现场模拟屏上矿站2#主变114-2刀闸及114-1刀闸事故时刻发生了变位状况,但实际并没有进行操作,站内后台系统及保护测控装置均没有操作记录。综合以上原因,判定现场没有对两个刀闸进行相关操作,是矿站110kV系统2#主变刀闸GIs设备机构发生误动作。

(2）事故造成的影响。本次事故造成集团公司电网大面积停电,华阳集团矿区电网35kV降配电室所属28个降压站全部停电,导致本部所有区域矿井、电厂、医院等重要用户全部停电,时间长达20min,坑下全部撤人,损失巨大,严重影响了集团公司本部所有矿井及地面单位的安全生产,属于重大安全停电事故。

(3）事故原因分析。事故后和厂家对2#主变114-2Ds刀闸的分合联锁机构进行排查时,发现114-3Ds刀闸机构箱进水,通过现场测量发现114-3Ds刀闸与114-2Ds刀闸联锁接点16与电源接点17短路,控制线绝缘为0.3M0,导致刀闸回路导通,使刀闸误分。事故后和厂家对2#主变114-1Ds刀闸的分合联锁机构进行排查时,通过现场测量发现114-3Ds刀闸与114-1Ds刀闸联锁接点30与电源接点17短路,控制线绝缘为0M0,导致114-1Ds刀闸回路导通,使刀闸误合。综合以上两点原因,判定矿站110kV系统2#主变114-2和114-1刀闸GIs设备机构发生误动作,所以这两个故障点是矿站110kV母线Ⅱ母小差、大差差动保护动作的根本原因,也是造成两次跳闸事故的诱因。母线带负荷拉合隔离开关是导致母线大差保护动作的主要原因。

1﹒2二次接线未接入装置引起母线差动保护误动作

(1）事故经过描述。本次事故有3个故障点:北头嘴站北吴1#线308开关C相电流互感器,矿站342开关C相穿墙套管,馨瑞家园站母联300开关A相电流互感器。整个事故分为3个阶段:第一个阶段是北吴2#线路遭受雷击造成差动保护跳闸,同时雷电波入侵北头嘴站造成矿北双线进线开关电流Ⅱ段保护跳闸,308开关C相电流互感器被击穿:7min后第二个阶段,是馨瑞站300开关电流互感器爆炸引发矿馨线速断保护动作,同时矿站35kvI段母差保护动作跳闸,1min后,矿刘2#线C相支柱瓷瓶绝缘下降系统C相接地,引起线路AC相短路,差动保护动作跳闸:21min后第三个阶段,矿北2#线312开关电流Ⅱ段保护跳闸,北头嘴站断开3I8开关,系统C相接地消失。

(2）事故造成的影响。本次事故造成集团公司电网大面积停电,华阳集团矿区电网1I个降压站停电,影响到2个主要区域矿井全部停电,3个主要区域矿井单回路供电,内部电网3个电厂全部停电,时间长达1Imin,严重影响了各矿的安全生产,属于重大安全停电事故。

(3）事故原因分析。雷雨天气导致矿站35kv母线差动保护动作,事故后对变电站35kvⅠ段母线设备进行全面排查,对相应母线段进行耐压试验,没有发现损坏及放电痕迹,通过调取现场开关变位,发现矿站35kv一回出线矿馨线路发生了跳闸,但故障点并不在母差保护动作范围内,对发生跳闸的开关进行了全面检查,设备正常,35kvI段母线送电后正常,一次设备正常。对35kv母差保护二次回路进行全面检查,并调取母差保护装置故障录波图及现场接线图,发现母差保护动作主要原因是矿站矿馨线路二次电流回路没有接入矿站35kv母差保护装置,结合母差保护原理,在矿馨1#线路发生A、B相短路时,矿站35kvI段母线母差保护装置内部流入和流出的故障电流不平衡,母线大差比率差动判别为母线区内故障,造成矿站35kv母差保护I段母线出现差流,这是矿站35kvI段母线差动保护动作跳闸的主要原因。

1.3调试错误引起母线差动保护误动作

(1）事故经过描述。五矿广场降压站开展GIS封闭式组合电器改造工程,施工结束后进行母差保护调试工作,调度值班员突然发现该地区开关变位异常,负荷突降为零,查阅故障录波器显示系统正常,没有压降,没有短路电流。上级站双回线路出线开关运行正常,立即联系广场降压站了解现场实际情况,现场汇报设备运行正常,是保护调试出现失误导致母线跳闸,要求立即组织线路送电。

(2）事故造成的影响。本次事故造成集团公司五矿区域电网大面积停电,华阳集团矿区电网5个降压站全部停电,本区域矿井、电厂、医院等重要用户全部停电,时间长达5min,严重影响了区域矿井安全生产,属于重大安全停电事故。

(3）事故原因分析。事故后发现继保人员在做母差保护试验前,没有及时将保护装置跳闸硬压板退出,在对母差保护装置进行送电调试时,二次接线错误导致装置内部出现了差流,造成母差保护动作跳闸。装置内部所有保护压板均在投入状态,突然35kv母差保护动作,全站停电。

2解决措施及建议方案

母差保护的跳闸事故多是设备维护不到位造成的,为预防同类事故再次发生,针对上述原因分析,并根据多年现场工作经验,确保微机保护及自动装置可靠运行应从以下几个方面入手:

2.1加强微机保护装置的校验工作

保护装置的校验工作必须落到实处,要充分利用对设备进行校验的机会,认真、彻底检查设备,保证校验质量,做到校必校好。试验组既要注重对保护装置本体的检查,同时也必须保证附属元件和二次回路的校验质量。

2.2增强专业人员素质

关于母差等重要保护的知识,相关专业人员要认真学习,刻苦钻研。管理部门应组织有关人员进行教育培训,提高继保人员的安全观念和技术水平,提高专业人员的责任心和设备的应用水平。工作负责人应认真把关,熟悉工作内容和安全措施,工作不细致将造成较大的停电事故,所带来的损失是巨大的,尤其是面对煤矿这一重要用户的供电,来不得半点马虎。

2.3提升设备运行维护水平

各单位对母差保护在变电站安全稳定运行中的重要性认识不足,没有想到二次回路不接入装置会造成母差保护动作跳闸。保护装置正常投运后,相关单位要定期维护,并时时加强监视,否则某一元件损坏,仍能造成严重的停电事故。

3结语

母差保护作为变电站母线的重要保护,任何差错或维护不到位都可能导致大面积停电事故的发生,矿井安全供电将面临严重挑战。因此,要加强对继电保护专业人员业务素质的培养,提高其业务技能和故障处理能力,确保华阳矿区电网的安全、稳定运行。