莲花发电厂莲湖线162开关跳闸故障分析

李红岩　谷永红

摘 要：本文通过对一起开关跳闸原因的分析，探讨了常规继电器的使用问题，为电厂保护改造时继电器的选型提供有益的提示。同时，通过事故分析，验证了电网稳控装置投入使用的必要性。

关键词：信号继电器；跳闸；振荡解列装置

中图分类号：TM77 文献标识码：A

黑龙江莲花电站位于中国黑龙江省海林市三道河子乡木兰集村与林口县莲花村交界处，距牡丹江市210km，总库容42亿m3，是黑龙江省最大的一座水電站。石坝长902m，最大坝高71.8m，装机55万kW，设计年发电量7.97亿度，是一座以发电为主，有防洪、灌溉、航运、养殖等效益。该电站隶属于牡丹江水力发电总厂，电站装机容量为4×137.5MW，是黑龙江省唯一一座大中型水电厂，由黑龙江省电力有限公司控股，做为黑龙江电网的核心调峰机组使用。

莲花发电厂建成投产之初，由于水量相对较小，加之电网调峰关系，不能保证时刻发电，为保证下游大片农田及其他方面的灌溉用水，专门安装两台容量为1.6MW保流1、2号机组，并由莲湖线经牡丹江电业局莲花变电所送至系统上，同时该线路还作为莲花发电厂厂用电的后备电源，必要时可以由莲花变经莲湖线反送电，以保证厂用电的安全，因此说，莲湖线重要性不言而喻。

2000年，牡丹江地区调度经分析论证，认为莲花保流小机组做为小型地方电源，运行相对不够稳定，容易发生系统震荡，为提高系统运行可靠性，要求在莲花电站厂用III段安装了JWKZ-I型稳控装置及相关的信号及音响回路，以防止保流机组运行不稳定影响系统或者系统振荡影响厂用系统时跳开162开关，将保流小机组与电网分开。

自2006年开始，莲湖线162开关经发生了数次不明原因，没有任何音响和信号的跳闸事故，严重威胁了莲花发电厂厂用系统的安全运行，莲花厂检修维护人员几次故障排查，均没有发现原因，但是每次跳闸故障后，运行人员再次并网发电，仍然能够正常运行，故将此问题一直拖延至今。

2007年11月25日早4时02分，莲湖线162开关又再一次突然跳闸，无语音提示，无报警信号，模拟屏无任何显示，只是在运行人员正常巡视检查保流机监控系统时，显示机组已经退出发电状态后才发现跳闸发生。在值班运行人员紧急联系维护人员后，继电保护专业技术人员到达现场进行了检查后，为彻底解决问题，消除隐患，决定联系牡丹江电业局地调，由线路对侧牡丹江地调所辖莲花变电所进行配合，将莲湖线两侧开关分别合闸，由莲花变将线路对侧开关跳开，实际检查本侧162开关、信号及音响等状态。

第一次进行试验时，继电保护专业人员将信号、语音等所有回路全部投入运行，162开关正确跳闸，但是无语音提示，无报警信号。

第二次进行试验时，继电保护专业人员将振荡解列装置中的低压低周回路断开，162开关没有跳闸，投入该回路，正确跳闸，语音报警正确，经过两次试验、分析，认为低压低周回路中的信号继电器没有启动，经检查，发现运行中的信号继电器为DXM-2A型，标称工作电流为75mA，经研究分析，决定将此信号继电器更换为工作电流为15mA的继电器后，继续进行试验。

第三次试验，继电保护专业人员将所有回路投入，162开关正确动作，信号语音回路正确反应。

继电保护专业人员将该信号继电器取下，用继电保护测试仪（仪器型号为ONLLY-2000）对两块继信号电器进行实际测试，经试验，原投入运行的，工作电流为75mA的信号继电器实际动作电流为43mA，而工作电流为15mA的信号继电器的实际动作电流为5mA，用万用表（型号为FLUKE-185）测量出口跳闸继电器线圈电阻为7.25kΩ，直流系统正常标准工作电压为220V，计算该信号回路工作时的电流为30mA，考虑最大工作电压242V，即使不考虑信号继电器线圈电阻，该信号回路最大电流也只能够达到33mA，仍低于43mA，故无法启动原有信号继电器。经过整定计算，考虑保护装置的可靠性，采用工作电流为15mA的继电器是合适的。

莲湖线稳控装置由三个单元组成，单元I为振荡解列单元，当电力系统发生扰动，如短路故障，将会引起互连电力系统的振荡。该单元根据振荡过程中振荡电流的特点，通过振荡电流的周期性区别短路电流故障，判断同步振荡和异步振荡以及振荡电流的幅值，并根据电力系统稳定计算的结论发出命令，在这里不再详述；单元II、III为低周低压回路取用的是厂用III段母线电压，作用于莲湖线路开关。正常情况下，即使系统发生事故，莲花变侧跳闸后，由于机组在运行中，甩负荷后转速上升，机端电压升高，母线电压不但不会降低，反而会升高，产生过电压现象，稳控装置不会动作；只有在本线路发生接地，才能导致低电压发生，但此时线路保护应该正确动作，而实际上线路保护根本没有动作，只有低周低压动作，为此，专门检验了线路保护，结果证明线路保护也是没有问题的，故分析原因如下：

1 系统有大电源消失，在大负荷下，线路电压频率降低，导致低周低压动作。

2 由于本侧是小电源，系统发生振荡，导致本侧低周低压动作。

3 若发生上述情况，莲花电站莲湖线的保护配置（包括低压过流保护）都是不会动作的。

联系地区调度进行确认，周围其他发电厂确实发生了机组跳闸，产生了一系列不正常运行状态，最终导致本线路低周低压装置动作，验证了分析结论的正确。

结语

莲花电站保流机组稳控装置的安装，为保护配置做了必要的补充，作为地区电源，既在不影响系统稳定的情况下，为电网输送了电能，又解决了系统的不稳定对电站厂用电安全的威胁。此次事故处理，彻底解决了长期困扰莲花电站厂用电安全的不明原因的跳闸问题。

继电保护设计上，不能有些许的麻痹大意，任何细小的疏忽都会影响继电保护正确工作，在继电器的选型问题上，一定要细心，不能认为是小问题而随意处置。

莲花电站安装的JWKZ-I型稳控装置是阿城继电器厂设计生产的早期产品，从如今的技术水平而言，早已经落伍过时，然而却在莲花电站发挥了非常好的作用，可以说对小机组、小负荷线路来讲，非常简单实用，还是很有实际应用意义的。这对设备选型上，是个有益的的借鉴。

参考文献

[1]《JWKZ-I型稳控装置》说明书[Z].阿城继电器厂.

[2]电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社.