500kV双回线路掉闸七台机组全部停运

500kv500kv 双回线路掉闸 七台机组全部双回线路掉闸 七台机组全部 停运停运 2013 年 7 月 20 日 某发电厂因天气原因 500kv 双回线掉 闸 七台运行机组相继停运 损失负荷 1560mw 事故经过 1 事故前运行工况 220 kv 系统运行方式 220kv 四 五母线并列运行 旁路 2246 开关及 220kv 六母线备用 220kv 沙岛双回线为黄金岛侧 开关合入 电厂侧开关断开空充备用 220kv 沙闫双回线为电 厂侧开关合入 阎家屯侧开关断开空充备用 1 号机组通过 220kv 2201 开关并列于四母线运行 5 2 联变 2250 开关合入 2200 甲 2200 已 2200 丙 2200 丁启备变正常运行 2200 戊 2200 己脱硫变正常运行 500 kv 系统运行方式 500kv 5052 5053 开关及万沙线检 修 其它开关正常运行 沙南一线 5021 5022 开关 沙南 二线 5041 5042 开关 正常运行 500kv 沙南一线负荷 642mw 500kv 沙南二线负荷 691mw 全厂总出力 1560mw 5 2 联变正常方式运行 电网稳控装置投入 3 4 6 7 8 号机组 切机压板 附图 全厂电气系统 机组运行工况 2 号机组检修 其他机组正常运行 运行 机组厂用电为本机组高厂变带 全厂公用系统供电方式为正常 方式 机组负荷 1 号机组负荷 246mw 3 号机组负荷 241mw 4 号机组负荷 150mw 5 号机组负荷 239mw 6 号机 组负荷 221mw 7 号机组负荷 230mw 8 号机组负荷 220mw 2 事故经过 1 沙南二线 7 月 20 日 16 30 分 变电站 ncs 报警 沙南二线 p544 保护柜总跳闸 沙南二线 mcd 保护柜总跳闸 5042 rcs 921a 重合闸动作 沙南二线电抗器保护 i 零序过流 沙南二线电抗器保护 ii 零序过流 沙南二线电抗器保护 i 小电抗 过流 5041 5042 断路器分闸动作 5041 5042 开关事故掉 闸 ncs 上开关绿闪 保护动作情况 p544 保护柜纵联差动跳 b 动作 rcs 902a 跳 b 灯亮 mcd 保护柜纵联差动跳 b 动作 rcs 902a 跳 b 灯亮 ef 接地 灯亮 5041 失灵屏 rcs 921 跳 a b c 灯亮 5042 失灵屏 rcs 921 跳 a b c 灯亮 重合闸灯亮 重合闸动作不成功 跳 a b c 三相 2 沙南一线 7 月 20 日 16 36 分 变电站 ncs 报警 沙南一线 p544 保护柜总跳闸 沙南一线 mcd 保护柜总跳闸 5021 5022 断路器分闸动作 5021 5022 开关事故掉闸 ncs 上开关绿闪 保护动作情况 p544 保护柜纵联差动跳 b 相 跳 c 相 三跳灯亮 rcs 902a 跳 a b c 灯亮 mcd 保护柜纵联差动跳 b c 灯 亮 ef 接地灯亮 rcs 902a 跳 a b c 灯亮 5021 失灵屏 rcs 921 跳 a b c 灯亮 5022 失灵屏 rcs 921 跳 a b c 灯 亮 3 电网稳定控制装置主机 a b 套 跳闸出口灯亮 4 网控开关 16 30 21 500kv 沙南二线开关 5042 5041 跳闸 16 36 55 沙南一线开关 5021 5022 跳闸 16 36 56 4 号机出口开关 5031 5032 跳闸 16 36 56 7 8 号机组出口开关 5062 5061 5063 跳闸 16 36 56 3 号机出口开关 5023 跳闸 16 36 56 6 号机出口开关 5051 跳闸 16 36 58 5 号机出口开关 5043 跳闸 16 37 54 1 号机出口开关 2201 跳闸 5 一单元 16 36 1 号机组负荷由 250mw 突降至 145mw 并在 150mw 30mw 之间大幅摆动 发电机频率 转速大幅摆动 汽 包水位低 iii 值 mft 保护动作锅炉灭火 16 37 机组掉闸 厂 用电失去 所有辅机掉闸 柴油机联启带保安段运行 检查发 变组保护 b 柜过激磁反时限 t2 保护动作灯亮 6 二单元 16 36 3 号机组掉闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动作 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段 运行 检查发变组保护 c 柜高周失步保护动作灯亮 16 36 4 号机组掉闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动作 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段 运行 检查发变组保护 c 柜高周失步保护动作灯亮 7 三单元 16 36 5 号机组跳闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动作 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段 运行 检查发变组保护 b 柜程跳逆功率动作灯亮 16 36 6 号机组跳闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动作 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段 运行 检查发变组保护 c 柜高周失步保护动作灯亮 8 四单元 16 36 7 号机组跳闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动作 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段 运行 检查发变组保护 c 柜高周失步保护动作灯亮 16 36 8 号机组跳闸 发电机解列 汽机掉闸 锅炉 mft 动 厂用电切换正常 随后厂用电失去柴油机联启带保安段运 行 检查发变组保护 c 柜高周失步保护动作灯亮 9 辅控 16 37 辅控设备失电 程控上位机上所有设备停运 原因分析 事故当时输电线路故障点附近天气较为恶劣 为雷雨 暴 风 冰雹天气 线路故障点附近直径 25 厘米左右杨树连根拔起 成片玉米倒伏 并有冰雹 天气情况相当恶劣 事故过后的沙 南二线跳闸查线结果为 39 号塔 b 相导线小号侧 2 米处 3 号子 导线 铁塔左侧曲臂 k 点上方 1 米处主台及斜铁有放电痕迹 沙南一线跳闸查线结果为 34 号塔 b 相导线大号侧 2 米处 3 号 子导线 铁塔左侧及右侧曲臂上方 1 米处塔台 c 相导线大号 侧 1 5 米处 2 号 3 号子导线有放电痕迹 电网公司判断为 沙 南一线 二线故障原因均为风偏所致 1 沙南二线掉闸分析 1 保护装置动作分析 由于天气原因 2013 年 7 月 20 日 16 30 21 沙南二线发生 b 相接地 沙南二线线路纵联差 动保护 p544 装置 发出跳 b 令 保护装置动作正确 沙南 二线线路纵联差动保护 mcd 装置 发出跳 b 令 保护装置 动作正确 后备保护 902a 两套 装置保护动作 发出跳 b 令 保护装置动作正确 2 线路重合闸分析 张南侧先重合于故障线路 b 相永久接地 沙南二线纵 联差动保护 mcd p544 装置判断为永久故障 发跳 a b c 三相令 保护动作正确 电厂侧 16 30 34 858 5042 开关 b 相重合成功 16 30 34 790 沙南二线纵联差动保护 mcd 跳 a c 相 沙南 二线纵联差动保护 p544 发跳 b 相 16 30 37 358 电抗器零 序过流动作 跳 5042 开关 b 相 电抗器零序过流动作 跳 5042 开关 b 相原因分析 在沙 南二线张南侧重合于故障 对端保护动作跳开开关后 b 相接 地故障消失 此时电厂侧 5042 开关 b 相重合闸命令发出 b 相 合闸成功 具体原因分析 b 相开关先收到合闸信号 开关合 闸 沙南二线纵联差动保护 mcd 及 p544 动作跳 a b c 相 接收到跳闸令 因开关 b 相机构正在进行储能 保护动作 后 b 相无法跳开 最终由电抗器零序保护动作跳开 2 沙南一线掉闸分析 保护装置动作分析 由于天气原因 2013 年 7 月 20 日 16 36 55 沙南一线发生 b 相接地 沙南一线线路纵联差动保护 p544 装置 发出跳 b 令 保护装置动作正确 沙南一线线路纵联差动保护 mcd 装置 发出跳 b 令 保护装置动作正确 后备保护 902a 两套 装置 保护动作 发出跳 b 令 保护装置动作正确 沙南一线线路发生转换性故障 b 相接地转为 c 相接地 沙南一线纵联差动保护 mcd 装置判断为转换性故障 发跳 a c 相令 保护动作正确 纵联差动保护 p544 装置判断为 转换性故障 发跳 a b c 相令 保护动作正确 后备保护 902a 两套 装置判断为转换性故障 发跳 a b c 相令 保 护装置动作正确 3 电网稳控装置分析 沙南双回线全部跳闸 跳闸前机组总出力 1560mw 满足 装置动作条件 n 2 400mw 电网稳控装置动作 由于 2 号机 停备 运行方式保留 1 5 号机 稳控装置主机发出了切 4 7 8 3 6 号机指令 各单元从机在执行主机切机命令时 会实时检测各台机组是否运行来判定需切机组 判定机组运行 的条件是发电机实时功率大于 75mw 由于沙南双线已跳闸 各机组送出通道电流瞬间变的很小 从机判定机组全部为停运 所以从机未发切机指令 故 3 4 6 7 8 号机组由高周保护 动作切除 4 4 7 8 3 6 号机组掉闸分析 由于沙南双回线跳闸 本厂频率最高 52 8hz 高周及失步 切机保护动作 机组跳闸的顺序依次为 4 7 8 3 6 号机 4 7 8 号机组高周失步定值 52 hz 3 6 号机组高周失步定值 52 25 hz 5 5 号机组掉闸分析 1 高周及失步切机未投 运行方式要求 机组掉闸 经检查为发变组保护 b 柜程跳逆功率动作 程跳逆功率动作逻 辑为汽轮机主汽门关闭与发电机逆功率两个条件同时满足 保 护正确动作 2 在 1 5 号机组单独带全厂厂用电的情况下 由于 deh 不具备孤网运行的调节条件 机组转速最高升至 3180 转 机组超速至 103 后 opc 动作 机组抗燃油压波动较大 造成 3 个保安油压力开关动作 停机电磁阀 zs2 带电动作 主汽门 调速汽门全关 在发电机逆功率后 程序跳闸逆功率动作 机 组掉闸 联动锅炉 mft 6 1 号机组掉闸分析 1 高周及失步切机未投 运行方式要求 机组频率 降至 41 7hz 机组掉闸 经检查为发变组 b 柜过激磁反时限 t2 保护动作跳闸 定值 1 2 倍 60s 1 25 倍 30s 1 3 倍 5s 保 护正确动作 2 在 1 号机组单独带全厂厂用电的情况下 机组负荷 由 250mw 突降至 145mw 并在 150mw 30mw 之间大幅摆动 由于 deh 不具备孤网运行的调节功能 造成 opc 动作及一次调 频频繁动作达到 5 次 小机进汽基本中断 汽泵转速下降 给 水流量降低 使给水自动调整在三冲量与单冲量之间频繁切换 汽泵再循环门打开 使汽包水位下降 同时 机组 opc 动作后 机组调门快速关闭 负荷骤降 造成汽包压力快速上升 汽泵 打水困难加剧 在以上两个因素的影响下 最终造成汽包水位 低三值锅炉 mft 动作 随后 ccs 自动切除 deh 逻辑要求保持 了当前高压调门开度不变 接近关闭 中压调门全开的状态 蒸汽量不能满足负荷要求 使得汽轮机转速逐渐下降 最终过 激磁保护动作跳闸 暴露问题 1 5042 开关 b 相重合后 主保护动作未跳开 单相运行 最后由电抗器保护动作跳开 在沙南二线 b 相故障后 沙南二线对端开关与电厂侧 5042 开关的重合闸均动作 对端开关先重合于故障 对端保护 动作跳开开关 同时电厂侧两套主保护也发出了跳闸令 但此 时电厂侧 5042 开关 b 相重合闸动作成功 同时接地故障消失 此时主保护的跳闸令与 5042 开关控制回路断线同时出现 造成 5042 开关 b 相未跳开 最后控制回路断线报警消失后由电抗器 保护动作跳开 5042 开关 b 相 5042 开关非全相保护未动作原 因 由于时间继电器采用开关本体继电器 定值 2 5s 时间 定值整定不准 在 b 相合闸 2740ms 后开关非全相保护未动作 而由电抗器保护动作跳开 在 7 月 27 日 将 5042 开关转冷备 检测非全相保护时间继电器动作时间为 3 06 秒 随后对时间继 电器进行调整传动 现非全相保护动作时间为 2 5 秒 定值为 2 5 秒 调整后传动正常 2 电网稳控装置切机未动作 沙南双回线跳闸前机组总出力为 1560mw 满足稳控装置 动作条件 但稳控装置控制方案是主机动作后 再由单元从机 判断机组是否运行 并且由从机发出切机指令 稳控装置为 2006 年建设 根据当时电网运行方式 装置设计具备 n 1 及 n 2 的功能 控制策略相对现在较为复杂 此控制方案在设备安 装调试中 当时进行了模拟两条线路跳闸工况 主机正确发出 了切机指令 单元从机接收到主机切机指令 并判断机组运行 有功负荷大于 75mw 同时发出切机指令 确认从机装置 出口有跳闸信号 从而得出结论稳控装置动作正确 但现在看 来此模拟线路跳闸调试过程与实际线路跳闸过程存在本质区别 在模拟调试中不能发现当沙南双回线切除后 机组的电流消失 或很小 从而使从机判断机组为停运状态 不满足装置动作条 件 不发切机指令 电网稳控装置未正确动作 暴露出专业技 术人员不了解装置动作原理 对控制方案不了解 没有意识到 此保护对于保全厂主机设备安全的重要性 埋下设备隐患 另 外 在设备安装调试中 未能做到全面模拟实际状态下传动 只注重了双线跳开主机动作 机组接受跳令等的正确性 未能 发现其在双线切除后 机组电流消失或很小使从机判机组为停 运状态 不发跳机令的严重问题 同样暴露出专业人员技术水 平差 技术水平有待提高的问题 3 厂用电失去的原因分析 1 2010 年沙岛线切改后 为保证电厂厂用电 与调度 沟通在 220kv 沙岛一 二线 2211 2212 开关 增加一套自投 装置 当沙南双回线跳闸后进行自投 但由于电厂 220kv 系统 所带 4 台启备变及 2 台脱硫变为分级绝缘变压器 中性点接地 刀闸在正常运行中为断开位置 当 220kv 失电时 若沙岛一 二线自投动作将造成 6 台变压器全电压冲击 有可能造成变压 器靠近中性点处绝缘损坏 致使设备故障 因此 此方案无法 实施 2 电厂稳控装置正常运行时保留两台机组 1 2 号机 组 不切机 1 号机在 2003 年 7 月联变故障时曾单带地区负荷 但因 1 号机中压调节汽门的结构问题 在压力高的情况下打不 开 此问题在机组检修中已进行了改进 在此次事故中未再发 生 但此次 1 号机组掉闸暴露出 deh 不具备孤网运行的功能 发电机出口开关合闸状态时 deh 的控制方式始终在功率回路 当发生线路掉闸时 1 号机组单带厂用负荷运行相当于单机带孤 网运行 但此时 deh 的控制模式为功率控制方式 造成机组转 速大幅摆动 直至汽包水位无法维持锅炉灭火时 deh 逻辑判 断为故障状态 汽机调门维持灭火前开度不再进行任何调整 因灭火前瞬间汽轮机调门几乎为全关状态 造成汽机进汽量小 于厂用负荷的需求 汽机转速下降直至低频保护动作停机 暴 露出的问题主要有 一是在机组运行工况剧烈变化 调门大幅 摆动的情况下 参数变化已超出了给水自动调整的范围 水位 难以控制 二是 1 号机组在沙南双回线跳闸后 25 秒锅炉水位低 灭火 35 秒后汽机跳闸 运行人员很难在这么短的时间内准确 判断故障进行手动调整 需进一步优化控制策略 3 在设备隐患治理上存在死角 对沙南双回线掉闸时 的厂用电运行方式认识不足 需要进一步研究在沙南双回线掉 闸时 机组保留台数 保留顺序 4 网控 ncs 系统改造投运已接近 10 年 设备老化严重 部分测控板 slc 卡件输出数值不准确 ncs 上相关数据显示不 准确 操作中问题多 延长了事故处理时间 且该型号测控板 卡件在南瑞科技公司已停产 卡件更换和维护都存在一定的困 难 5 网控及各单元的保护装置 dcs ncs 上时钟不统一 给事故分析带来了困难 6 在设备管理上存在漏洞 部分设备检修维护不到位 未能及时发现设备隐患 5 6 7 号机组柴油机在带负荷运行 一段时间后发生柴油机冷却液温度高跳闸 暴露出设备维护保 养不到位 正常运行中柴油机定期试验无法全面检验柴油机的 状况 需研究柴油机带负荷试验方法 确保柴油机可靠备用 防范措施 1 联系厂家及电科院 研究单带厂用电的机组如何强化 和完善 deh 的调节性能 使其能够满足带孤网运行的功能 同 时对相关热力系统进行改造 对自动调整控制逻辑进行完善 使其能够适应孤网运行 2 为了避免联变掉闸对厂用电源的不利影响 降低单台 联变情况下 500kv 与 220kv