京丰燃机电厂2201断路器C相拒动事故分析_万博亚洲网
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京丰燃机电厂2201断路器C相拒动事故分析

  来源:万博亚洲网 点击:  评论:  更新日期:2018年07月18日

 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。

图1 故障录波图
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如图2。

图2断路器汇控箱内C相合闸回路图
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。

 

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