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云南某电厂“9.11”#1发变组异常跳闸事件分析报告

 勤学苦练王中王 2021-10-18

一、事件基本情况

(一)事件地区气象情况

天气:雷雨,气温:14℃。

(二)事件前后电网运行方式

1.事件前运行方式

云南某电厂#1机组运行,负荷380MW500kV镇永甲线、镇多甲线、镇荣甲线、#5联络变运行;#2机组处检修。

220kVⅠ、Ⅱ组母线并列运行,220kV塘镇Ⅰ回线、镇牵Ⅰ回线运行、#1启备变运行,运行方式见图1

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事件前运行方式

2.事件后运行方式

#1机组解列,500kV 50115012断路器处热备用,其余设备运行方式未变,相关运行方式见图2

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事件后运行方式

二、事件经过

20219112203分,与云南某电厂连接的500kV系统发生扰动(500kV威荣甲线A相遭雷击跳闸),运行中的云南某电厂#1发变组保护B套发电机差动保护动作跳闸,跳开50115012断路器,#1机组与系统解列。

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3 #1发变组保护B套发电机差动保护动作出口信号

三、保护动作行为分析

20219112207分,电厂组织对#1发变组相关一、二次设备进行检查,发现#1发变组保护B套发“发电机差动保护动作”信号(因装置老旧,跳闸时保护装置的相关动作报文、录波图无法查看),#1发变组保护A套和C套无保护动作记录,对相关一次设备检查未发现明显故障点。结合故障录波装置中#1发变组相关电流、电压变化情况,初步判断为区外故障#1发变组保护B套发电机差动保护误动。

电厂核实跳闸时厂内无相关作业,排除人员作业导致跳闸的原因后,组织专业人员对#1发变组保护相关电流回路进行检查。

20219120203分,检查发现#1发电机中性点ACT二次电缆(B套保护用)存在两处外皮磨损,造成线芯外露,对机端及中性点其它绕组进行检查均未见异常。结合故障录波图中#1发变组的电流、电压变化情况进行分析,进一步判断跳闸原因为#1发电机B套保护用中性点电流回路A相因绝缘破损造成两点接地,在9112203500kV系统A相发生故障时,发电机A相电流突然增大,由于发电机中性点A相电流回路存在两点接地而形成分流,造成发电机机端与中性点CT构成的发电机差动保护差流增大,同时负序电压增大至11V满足开放条件(负序电压定值为9V),#1发变组保护B套的发电机A相差动保护跳闸。

注:正常运行时差流小于差动启动定值1.16A,且发电机单相差动存在负序电压闭锁逻辑,因此发电机差动保护未动作。

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4 #1发电机中性点A相电流回路示意图

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发电机差动保护动作逻辑

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图片保护装置开关量录波

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7 #1发电机机端电流

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8 #1发电机中性点电流

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9 #1发电机机端电压

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10 #1发变组高压侧电压及电流

结合近期运行情况进行分析:2021830日,云南某电厂#1发变组B套保护间歇性发“差动保护启动报警”信号,现场专业人员检查发现保护装置中发电机中性点A相电流采样出现异常波动,用钳形电流表检查电流回路与采样一样存在异常波动,现场判断为电流回路存在异常。当时由于发电机处于运行状态,经电厂生产技术部、设备维护部和发电运行部等相关人员分析确认,认为正常运行时差流较小,且单相差动中有负序电压闭锁逻辑,保护误动风险较低,因此仅制定了加强日常巡视和跟踪缺陷发展情况的临时处置措施(见附录1),未进一步制定缺陷处理计划,未将设备异常情况汇报当值调度员,导致发电机中性点A相电流回路存在运行缺陷而未得到及时消除。

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11 2021830#1发变组保护B套告警信息

综合以上分析,确认本次保护动作原因为:2021830日,发电机A相中性点CT二次电缆破损造成两点接地,由于此时电流较小且负序电压未开放,差动保护未动作仅发出告警信息,在911500kV系统发生扰动后造成发电机提供的短路电流增加,由于A相中性点电流存在分流,导致发电机A相两端差流增大达到动作值,同时负序电压满足开放条件,最终导致#1发变组B套保护发电机差动保护误动作跳开50115012断路器。

四、事件发生原因

(一)直接原因

2021830日,云南某电厂#1发变组B套保护用发电机A相中性点CT二次电缆破损形成两点接地,在20219112207分,与云南某电厂连接的500kV系统发生扰动时(500kV威荣甲线A相遭雷击跳闸),加剧了CT二次回路两点接地产生的分流,导致发电机A相差流增大,同时故障时负序电压满足开放条件,最终造成#1发变组B套发电机差动保护跳闸。

(二)间接原因

1.缺陷处理不及时

2021830日,云南某电厂#1发变组B套保护开始间隙性发“差动启动报警”信号,在现场专业人员已查出电流回路存在异常的情况下,云南某电厂相关人员未引起重视,未及时组织人员进行缺陷处理,造成设备长时间带病运行,最终导致在911日系统扰动时#1发变组B套保护误动作。

2.施工、验收不到位

基建施工期间,施工工艺不过关,现场验收把关不严,未从源头杜绝发电机中性点CT二次电缆不满足安装规范的隐患,在二次电缆未穿管保护且在长期处于振动的环境下,造成绝缘层受损,从而形成电流回路两点接地。

3. 设备检修不到位

在历次检修中,未严格执行继电保护相关检验规范,以致于未及时发现#1发电机中性点CT二次电缆未按要求穿管保护的隐患。

五、事件暴露的问题

(一)信息汇报不及时、规章制度执行不到位

违反的规定:

1.《云南电网调度规程》

229条:继电保护装置出现的异常、缺陷,厂、站运行值班人员应及时汇报值班调度员,并通知专业人员尽快处理。

2.《电厂生产调度管理规定》

第三章3.13条:发生设备异常或人员误操作,各值班岗位必须立即向值长汇报。凡属调度所辖范围内的一、二次设备发生异常、缺陷时,值长应按《云南电网调度规程》要求及时汇报中调。

3.《电厂设备缺陷管理标准》

1)第五章第五节:值长有权责令设备维护部立即进行消缺。根据缺陷的严重性和发展情况,应亲临现场指挥采取防止蔓延扩大的措施,必要时立即向总工程师或生产副总经理及调度汇报并做好记录。

2)第十章第六节:凡不能及时处理的一、二类缺陷运行部门制定运行安全措施,做好事故预想,并积极协调调度机构取得工作支持。

运行人员在2021830日发现保护装置存在异常告警后未按要求及时汇报调度机构,未及时督促检修人员完成缺陷处理或汇报厂领导进行协调处理,对相关规章制度学习、刚性执行不到位;检修人员在发现电流回路存在异常后,未按要求及时进行缺陷处理,导致设备长时间带病运行。

(二)检修人员技能不足,风险防范意识较差

检修人员对电流回路缺陷不敏感,对可能造成的后果判断不正确,未能充分辨识出电流回路异常存在的保护拒动、误动风险以及可能造成的人身、电网、设备风险;风险防范意识较差,未充分认识到继电保护设备缺陷消除的紧迫性,未能及时、准确预判潜在的运行风险和安全隐患,未采取有效措施,导致保护设备长时间带病运行。

(三)设备安装质量不高,电厂验收把关不严

在施工及验收阶段,未严格落实《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》(GB 50171-2012)中第6.0.4条第四款“橡胶绝缘芯线应外套绝缘管保护”要求将二次电缆进行穿管保护,造成设备隐患长期存在。

(四)保护检修质量不高,未及时发现设备隐患

保护定检时未严格按照《继电保护和电网安全自动装置检验规程》(DL/T 995-2016)第5.3.2.4条“定期检验时,在保护屏柜的端子排处将所有电流、电压、直流控制回路的端子的外部接线拆开,并将电压、电流回路的接地点拆开,用lOOOV绝缘电阻表测量回路对地的绝缘电阻,其绝缘电阻应大于1MΩ”的要求对电流回路的绝缘进行检查;未严格落实《云南电网提升继电保护检修管理水平专项工作方案》的工作要求,定检时未能发现并消除#1发电机中性点CT二次电缆的隐患。

六、整改措施

(一)扎实开展反思讨论

由公司分管生产副总经理组织各生产部门管理人员、运行和维护人员开展反思讨论,结合本次事件举一反三,深入查找问题根源,深刻吸取教训。深度开展公司制度建设并抓好执行力的提升,做到全员遵照规章制度做事,敬畏制度,全面提升各级人员安全责任意识,形成严谨求实、遵章守纪的工作作风。

(二)强化岗位技能培训,提高专业人员技能水平

通过“送出去、请进来”等培训方式,加大专业人员的学习培训力度,为充分汲取公司2020年“5.15”“7.1”及本年度“3.19”三起涉网安全事件的教训,生产技术部于20214月份制定了《电气二次专业人员技能提升培训方案》并组织实施,后续将加大专业技术人员培训力度,针对电气二次相关人员开展技能培训,提高人员分析、判断故障及处理问题的技能水平,提升专业人员及时发现并有效处理异常情况的能力。

(三)加强培训,提升各级人员履职能力

加强调度纪律培训、学习力度,奖罚分明,促进各级人员履职尽责。生产技术部、发电运行部、设备维护部立即组织值长、分管电气副主任、专责、班长对《云南电网调度运行操作管理规定》《云南电网调度管理规程》《电厂生产调度管理规程》等规章制度进行培训,生产技术部于1015日前,组织对上述人员进行考试以检验培训效果,对于考试不合格者,将纳入绩效考核。

通过以考促学,提升各级管理人员切实履行安全责任,特别是在调度所辖设备重要运行操作、异常情况应对时,必须认真履行自身岗位安全生产责任,对调度所辖设备出现异常告警及故障,及时汇报调度机构;加强对现场执行情况的监督检查,对执行不到位的严肃考核。

(四)深入开展隐患排查与治理

公司已于912日完成#1发变组相关电流回路的隐患排查工作,并结合现阶段#2发变组停电机会,对#2发变组相关CT二次电缆进行排查,对处于振动区域的二次电缆采取防磨措施。同时,公司结合这次不安全事件举一反三,印发了《关于开展全厂生产设备油、水、汽(气)管路及电缆振动碰磨隐患专项检查的通知》,组织对全厂开展生产设备油、水、汽(气)管路及电缆振动磨损隐患的专项检查,对检查发现的问题及时督促做好闭环整改,刚性执行公司安全生产各项规章制度,坚决杜绝类似情况再次发生。

(五)加强工程安装及验收的质量管理

加强施工过程中的监管力度,督促施工安装单位严格执行《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》(GB 50171-2012),验收过程中必须严格执行施工单位自检以及公司内部班组、部门、公司等四级验收,并做好验收记录,避免验收执行不到位的情况发生。

(六)强化检修质量管理

在开展集团公司设备异常通报自查、技术监督、电厂春、秋检、装置检修及各种隐患治理排查工作中,生产技术部督促检修人员严格按照严格按照《继电保护及二次回路安装及验收规范》(GB/T 50976-2014)《继电保护和电网安全自动装置检验规程》(DL/T 995-2016)《南方电网继电保护检验规程》(Q/CSG 110038-2012)《南方电网大型发电机及发变组继电保护检验规范》(调继〔201227号)等标准的要求开展设备检修工作,对外部回路梳理排查不留死角,对执行不到位的严肃考核。

(七)开展老旧设备改造

#1发变组保护B套由于设备元器件老化,抗干扰能力差,本次跳闸后无相关动作报告记录,鉴于此,已申报报2022年度公司设备改造计划,待批复后及时组织开展改造工作。

附录1#1发变组保护B套“差动启动报警”频繁报警的临时处置措施

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附录2831日至911#1发变组保护B套运行巡检记录

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附录3831日至911日专业巡检记录

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(来源:电力安全生产)

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