20151007110kV石湾站全站失压分析

20151007110kV石湾站全站失压分析一、事故概况2015年10月7日02时30分50秒开始，110kV石湾站10kV石体线F11三相短路，引起10kVIM电压降低，造成#1站用变380V输出电压降低，因站用380V交流系统ATS切换控制器（以下简称PLC）故障，导致#2直流系统无法切换到#2站用变供电，#2直流系统充电机模块欠电压保护动作全部退出运行，同时#2蓄电池组故障无输出，造成#2直流母线失压，从而影响由#2直流母线供电的110kV备自投装置、#1及#2主变差动及两侧后备保护装置、10kVIM、IIAM、IIBM上所有保护测控一体化装置失电，无法动作。02时31分08秒,220kV阳江站110kV阳石乙线保护动作，重合出口后保护再次动作，跳开阳石乙线开关。运行人员及监控人员对110kV阳石乙线、110kV阳石甲线试送，均不成功。事件造成110kV石湾站失压。二、故障前运行方式220kV阳江站：110kV阳石乙线运行，110kV阳石甲线开关在运行状态。110kV石湾站：110kV阳石乙线运行，110kV阳石甲线开关热备用；站用交流系统由#1站用变供电；#1直流系统、#2直流系统分列运行。#1站用变挂在10kV1母运行，#2站用变备用。#1（10kV512备自投投入）220kV阳江站110kV1M110kV石湾站110kV1M110kV石湾站110kV2M120712061207120611035011101502#2（10kV523备自投投入）10kV1M10kV2AM10kV2BM10kV3M523512#3110210121阳石乙线阳石甲线母联1012220kV阳江站110kV2M（110kV备自投投入）相关设备基本情况如下：#2直流系统充电机屏厂家珠海金电型号GZDW/43-300*2/115-M充电模块珠海金电型号GEP-16020FY(4个)出厂日期2005-7-1投运日期2005-12-31最近一次试验日期2015-09-26最近一次试验结果正常最近一次巡视日期2015-10-6最近一次巡视结果正常#2组蓄电池蓄电池组厂家汤浅型号UXL330-2(54节)绝缘监测装置厂家珠海金电型号JB2201A蓄电池巡检仪厂家珠海金电型号JB2201B出厂日期2005-7-1投运日期2005-12-31最近一次试验日期2015-09-26最近一次试验结果正常最近一次巡视日期2015-10-6最近一次巡视结果正常三、故障过程110kV阳石乙线两侧故障及保护动作时序：序号相对时间保护动作行为102:30:50:760110kV石湾站10kV出现故障202:30:51:260110kV石湾站开始反复出现直流消失信号302:31:08:833220kV阳江站110kV阳石乙线保护启动402:31:10:942220kV阳江站110kV阳石乙线距离Ⅲ段动作502:31:12:28220kV阳江站110kV阳石乙线重合闸出口602:31:14:237220kV阳江站110kV阳石乙线距离Ⅲ段动作（永跳）220kV阳江站动作报告如下：四、故障过程分析受暴雨天气影响，02时30分50秒开始，110kV石湾站10kV石体线出现了故障。事故后恢复10kV石体线F11线路供电强送时线路保护过流I段动作跳闸，经配网检查发现10kV石体线F11出线电缆中间接头烧毁。录波如下图所示，从图中可以确定该线路发生三相短路。石体线F11开关保护录波图02时30分51秒开始，石湾站反复出现设备直流消失信号且复归信号，如图所示。由此判断10kV系统发生故障导致相关站用直流充电设备出现异常（继保人员进站时也发现#2直流系统处于失电状态），根据现场直流负荷分配情况，出现直流消失的设备均为#2直流系统负载。#2直流消失造成以下保护、安自装置及相关测控装置失电：序号电源名称11路#1公用屏控制电源22路#2公用屏控制电源33路#1主变测控屏控制电源44路#1主变保护屏控制电源55路#2主变测控屏控制电源66路#2主变保护屏控制电源718路10kVIIb段控制电源819路10kVIIa段控制电源920路10kVI段控制电源1024路10kVIIb段合闸电源1125路10kVIIa段合闸电源1226路10kVI段合闸电源13S201Z#3主变差动保护低后备保护电源14S201Z#3主变差动保护低后备保护电源15S203Z#3主变测控装置、遥信电源216S204Z110kV备自投装置电源17S208Z110kV阳石甲乙线测控、遥信电源218S209Z保护信息子站装置电源219S241Z110kVGIS汇控柜控制、信号电源220S242Z110kVGIS汇控柜电机电源221S243ZUPS逆变电源2由于#1、#2主变差动及两侧后备保护信号分别接入#1、#2主变测控装置，10kV保护测控一体化装置失电信号是接入公用测控装置。以上测控装置均是依靠#2直流系统供电，因此在#2直流系统没有正常充电情况下#1、#2主变差动及两侧后备保护、10kV保护测控一体化装置失电。现场检查保护均有失电告警记录，如图所示：10kV系统故障时，由于#1、#2主变保护及10kV保护均已失电，无法切除10kV故障，到02时31分10秒942毫秒，220kV阳江站110kV阳石乙线距离三段保护动作跳闸，重合出口。由于故障仍未消失，02时31分14秒237毫秒，距离三段再次动作，永跳出口（重合闸充电未完成）。由于石湾站110kV备自投装置也由#2直流系统供电，已经失电，也无法动作合上110kV阳石甲线。报文如下图所示，110kV备自投信息接入#3公用测控装置，挂在#1段直流系统，故能够看到遥信。五、事件后检查（一）站用交流系统ATS检查石湾站失压故障前，石湾站站用交直流电源负荷接线情况如下图所示，#1、#2站用交流电源全部由#1站用变供电。站用交流系统与直流系统原理图事后阳江局检查1ATS、2ATS位置，均位于#1站用变输入端，说明事故时1ATS、2ATS未能正常切换至#2站用变输入。经检查#1、#2站用交流系统1ATS、2ATS切换开关控制器（PLC），发现PLC运行灯灭，如下图所示，测量PLC电源输入端输入电压正常，由此判断PLC出现故障。图左PLC位置图右PLC面板PLC控制原理图综合以上判断：02时30分50秒603#1站用变380V电源输出不正常时，由于PLC故障，无法控制1ATS、2ATS由#1站用变供电切换到#2站用变供电，造成#2直流系统充电模块欠失去交流电源，充电机停止工作。（二）#2蓄电池组检查运行灯灭灯灭2015年10月7日，阳江局组织对#2直流系统蓄电池组进行了内阻测试，发现#19号、#31号、#40号蓄电池内阻不满足要求，处于开路状态。对#2直流系统进行放电核容试验。试验时由于#19号、#31号、#40号蓄电池故障导致#2蓄电池组无法正常放电，说明该组蓄电池在02时30分50秒故障时不能为#2直流系统提供备用直流电源。在剔除#19号、#31号、#40号蓄电池后最终测定#2蓄电池组容量为145Ah，为额定容量的48.33%。由此判定#2组蓄电池失效，无法在交流失电后对直流系统可靠供电。综上所述，在110kV石湾站出现故障交流失电时，因站用380V交流系统ATS切换控制器（PLC）故障，导致#2直流系统无法切换到#2站用变供电，#2直流系统充电机模块欠电压保护动作全部退出运行，#2段直流系统只能依靠蓄电池供电，但由于#2蓄电池组失效，导致相关保护、测控装置失电，无法正确动作。六、#2蓄电池组失效原因分析（一）#2蓄电池组历史核容情况翻查近两年的核容记录，由于#2蓄电池组是2005年投运，至今运行接近10年，故在2014年和2015年均按每年开展一次核容，核容时间分别是2014年6月28日和2015年9月26日，其中2015年的核容阳江供电局是委托深圳瑞能电气公司开展。根据阳江局提交的蓄电池核容报告，9月26日的核容工作中，整组蓄电池（包括事后检查开路的#19号、#31号、#40号蓄电池）核容结果正常。经调取当天的工作票系统记录（如下图所示），表明瑞能电气公司有到站工作。由此，产生最大疑问是为何短短10天后，核容正常的蓄电池立刻失效。核容方法是否准确，核容工作是否到位，有无取巧造假的可能。据公司系统运行部事后了解，事件当天站内监控视频摄像头失效未监控到当天工作情况。从阳江局反馈的核容报告和作业表单分析，发现了多处不对应的情况。瑞能电气公司核容设备是否有问题有待查明。因此，必须开展一次现场调查和比对测试，查明事件发生原因。（二）#2蓄电池组失效事件现场调查和分析为查找110kV石湾站蓄电池失效原因，公司系统运行部于10月15-17日组织广东电科院到阳江供电局进行一次现场调查和比对测试。由于石湾站电池已拆解，故选取阳江110kV白沙站运行10年的类似汤浅蓄电池进行对比试验。10月16日，广东电科院首先使用深圳瑞能放电测试仪对#2蓄电池组进行恒流放电并对其进行录波，对蓄电池充满电之后，使用广东电科院购置的美国伊托放电测试仪对#2电池组进行了恒流放电测试，放电核容测试前后对蓄电池及其连接条进行了测试，整体测试情况及分析如下：1比对试验结果1.1核对性放电测试结果从核容数据来看，美国伊托放电测试仪与深圳瑞能放电测试仪的结果没有差别，放电均达到了10小时，单体电压数据和整组电压数据在开始和放电结束时基本相同，阳江供电局110kV白沙站#2电池组容量两者测量结果均超过100%，可以证明110kV白沙站蓄电池组核容工作合格，数据保存完整。1.2内阻测试结果表1内阻测试结果对比测试序号深圳瑞能测试结果（单位：微欧）电科院测试结果（单位：微欧）蓄电池蓄电池带分流器差值蓄电池蓄电池带分流器差值1290434144452704252231047516545170225133394379845070325343024851834537022495297451154451704253内阻测试数据存在较大问题，首先，测量蓄电池以及蓄电池加上分流器的内阻，分流器为400A/100mV，电阻为250微欧的分流器，以检验内阻测试仪是否测量准确，表1为测量结果，可见，内阻测试结果不准确，其次，不能测量连接条电阻，只具有测量蓄电池本身内阻的功能，对于蓄电池核容放电存在较大隐患。1.3深圳瑞能测试仪恒流录波图如图1，为深圳瑞能核容放电时的恒流波形图，图1为蓄电池组电压和蓄电池电流的波形图，图中，黄色为电压波形，绿色为电流波形，上面为放电1分钟全图，下面为放大图。核容放电时，从电流钳表的读数来看，为恒流的30A，但从放大图来看，其为变动的波形，最大电流为40A，稳定值为37A,最小值为-3A，波动周期每个周波约为8ms，其中波形平稳时间约为4.6ms，波形变动为3.4ms。图1深圳瑞能恒流波形图1.4美国伊托测试仪恒流录波图核容放电时，从电流钳表的读数来看，为恒流的30A，但从放大图来看，美国伊托测试仪的恒流波形极为平稳，为恒定的30A不变。图2美国伊托恒流波形图对比测试表明，深圳瑞能电气公司的放电仪在测试准确性存在一定问题。2现有报告分析2.19月26日报告与广东汤浅测试报告对比分析1）根据汤浅提供的测试报告中的解剖图来看，蓄电池腐蚀面积很大，因此，9月26日的核容结果应该不能达到80%，反过来说，如果核容结果到达80%以上，蓄电池不可能腐蚀这么严重。因此，2015年110kV石湾站9月26日#2电池组的核容数据存在不合理之处。图3失效蓄电池解剖图2）蓄电池生产厂家的分析报告中，#19、#31、#40蓄电池的内阻为无穷大，说明损坏的是#19、#31、#40等三节蓄电池，充放电测试结果也能证明这几节电池失效，未发现#41蓄电池存在任何问题，而9月26日测试报告最先达到1.8V的是#41蓄电池，两者的报告对应不上。图4蓄电池生产厂家测试结果截图3）按照蓄电池生产厂家测试的#19、#31、#40等几节蓄电池的内阻过高，充放电失效，如图5，其核容放电时电压下降速度会很快，但9月26日放电时，除#19蓄电池很快放电完之