2012年3月9日11點00分45秒，GM3泵站3#機零序過流保護動作， 3#機停機；11點06分26秒在調度人員遠方起動1#機的過程中， 3#主變差動保護動作、10kV充電保護動作，主變高、低壓側開關跳閘、10kV母聯開關掉閘， 3#主變及10kV I段母線退出運行，導致1#機起動失敗和正在變速運行的2#機停機。相關保護動作及故障情況分析如下：

1 故障前系統運行方式

如圖1所示，發生故障前系統主設備的運行方式為：110kV A、B段母線合環正常運行；2B、3B兩臺主變并列運行；10kV Ⅰ、Ⅱ段母線聯絡運行；技術供水系統為“現地”取水口自流供水方式，運行正常；1#機組處于“遠方”熱備用狀態；2#SFC帶2#機“遠方”變速正常運行（接10kV Ⅰ段母線），3號機接10kVⅡ段母線，定速正常運行；1#SFC處于“遠方”熱備用狀態；400V系統正常運行。

圖1 總三泵站機組運行示意圖

2 故障現象及設備檢查情況

1）事件詳細情況

2012年3月9日11時00分，正在運行的3號機報重故障停機。運行人員進行現場檢查時發現，3號機LCU屏上報⑴Electrical Power Heavy Fault; ⑵Neutral Ground Fault (51N-SM)；⑶Common Heavy Fault; ⑷SM Pump Heavy Fault；同時信號繼電器86-SM掉牌。

3#機停機后，調度立即遠方用1#變頻機起動1#機，在1#機起動過程中，運行值班人員聽到10kV配電室傳出爆炸聲，消防報警起動，同時3#主變差動、后備保護動作、10kV母聯充電保護動作，主變高、低壓側143DL、543DL跳閘，10kV母聯540DL跳閘，1#機起動不成功、2#機停機。

2）設備檢查情況

技術人員2012年3月9日11時20分收到總三泵站3號機零序過流保護動作停機及3號主變差動保護動作，高、低壓側開關跳閘事件報告，在進一步查看現場保護動作情況后，電氣二次技術人員對保護裝置本體及二次接線進行了仔細檢查，發現并無異常情況；隨即對3#主變保護和3#機零序過流保護裝置進行了校驗，并對故障錄波器及3#主變的主、后備保護裝置進行了故障波形下載。

3 故障情況分析

3.1裝置情況

1）GM3泵站3B主變保護裝置采用國電南自的PST-1200數字式變壓器保護裝置，于2011年6月改造投產。

裝置定值設置（在此只列出差動保護定值設置項）：

（1）定值設定：差動速斷IdQ=4.2A；比率差動Icd=0.3A。

（2）時間整定：T=0s。

2）GM3泵站主機零序過流保護配置為零序差動保護（GE SR469）和零序反時限過流保護（GE N系列過流繼電器NCO61P-01AK52），與泵站主設備同期投運。

裝置定值設置（在此只列出零序差動保護定值設置項）：

（1）SR469定值設定：零序差動I0cd=0.1A；

（2）零序差動時間整定：T=100ms

（3）零序反時限過流保護定值：Ioc=0.1A

（4）零序反時限時間整定：T=0.1s

原理接線如圖2所示：

圖2 機組零序保護配置

由保護裝置動作情況分析，此次3號機零序保護只有零序反時限過流保護動作，而零序差動保護沒有動作，說明接地故障點不在機組內部，應在機組外部（屬于零序差動區外故障）。

3）GM3泵站10kV母聯充電保護采用國電南自公司的PSL641微機保護裝置，與泵站主設備同期投運。

裝置定值設置（在此只列出過流I段保護定值設置項）：

（1） 定值設定：電流I段Ioc=2.2A；

（2） 時間整定：T=0s

3.2 故障波形分析

1）3號主變保護裝置波形分析

總三泵站3#主變保護共配置兩套PST-1200裝置，所錄故障波形如圖3、圖4所示：

圖3 3#主變第Ⅰ套保護裝置波形圖

圖4 3#主變第Ⅱ套保護裝置波形圖

從上述兩套保護裝置的波形圖上可以看出，先是3#主變低壓側電纜發生A、B相間短路，在短路電弧作用下電纜頭爆炸，大約30ms后發展成三相短路故障，從而引發3號主變差動保護動作。由此可見3#主變差動保護動作屬于正確動作。

2）故障錄波裝置波形分析

電氣二次技術人員對下載的故障錄波裝置所錄故障波形進行分析判讀，截取了幾個故障發展關鍵點的波形圖，如圖5、6、7所示。

圖5 單相接地故障波形圖

從圖5的電壓波形可以看出，在運行中10kV I母（含附近分支線路）A相出現對地絕緣損壞的現象（從波形上看，疑似產生對地放電的電弧），由于A相對地絕緣損壞，導致A相間歇性對地放電（或接地），從而導致B、C相電壓升高到正常值的1.732倍（對地達10kV）。事后調查，證明為3#主變低壓側開關柜電纜頭A相絕緣損壞。

圖6 10kV I段母線PT保險C相熔斷波形圖

從圖6的電壓波形圖上可以看出，在3#主變低壓側電纜頭A相接地后，由于相電壓升高，導致10kV I段PT電流增加，C相保險熔斷。

圖7 兩相至三相接地至故障切除波形圖

從圖7的電流波形圖上可以看出，紅線處3#主變低壓側A、B兩相發生短路，約30ms后發展成三相短路，3#主變差動保護正確動作，將故障切除。

3.3 故障發展經過分析

綜上故障波形分析、SCADA系統趨勢圖查看和運行人員的描述，此次故障發展情況分析如下。

1） 3月9日上午11時00分45秒，3#主變低壓側至10kV I段母線電纜頭由于絕緣下降發生了A相閃絡性接地故障，此時3#機直接接在10kV 母線上定速運行，電機保護(51n-sm1)監測到了接地電流，零序反時限過流保護動作，3#機停機。10kV I段PT C相保險則在接地故障發生2.5秒后熔斷。

2）調度人員發現3#機組停運后，于上午11時06分25秒遠方通過1#SFC起動處于熱備用的1#機組，在1#機起動過程中，3#主變低壓側電纜的A相接地故障發展為A、B相短路，并迅速（30ms左右）發展為三相短路接地，3#主變差動保護動作，3#主變高低壓側開關掉閘。

3）由于泵站10kV I、II兩段母線聯絡運行，3#主變低壓側電纜的故障發展為A、B相短路的同時，2#主變通過低壓側開關542DL、母聯開關540DL向短路點供給短路電流，造成母聯充電保護PSL641動作，10kV母聯540DL跳閘，10kVⅠ段母線失電，從而引起2號機停運，1號機起動不成功。

4 處理情況

電氣二次修試人員在完成保護動作情況查看后，立即著手對動作的保護裝置及其二次回路進行了檢查和校驗。

4.1 保護二次回路檢查情況

1）檢查3#主變保護兩套PST-1200裝置外觀正常，接線端子牢固無過流、發熱痕跡，目視檢查主變高低壓電流互感器無異常發現。

2）檢查3#機組N系列零序反時限過電流繼電器外觀正常，接線端子牢固無過流、發熱痕跡，目視檢查3#機組中性點零序電流互感器無異常發現。

4.2 保護裝置校驗情況

1）主變保護裝置

（1）保護裝置設備見表1。

表1 保護裝置設備表

（2）保護交流采樣檢查見表2。

表2 電流零漂檢查

交流采樣檢查見表3和表4。

表3 I側相電流采樣值

表4 Ⅱ側相電流采樣值

（3） 定值清單見表5。

表5 定值清單見表

（4）保護試驗見表6和表7。

表6 比率差動保護

表7 差動速斷保護

（5）結論：合格。

2）3#機零序過流繼電器（見表8和表9）

表8 裝置設備表

表9 裝置校驗情況

結論：合格

5 結論

1）綜合以上分析可確定，本次停機事件是由于3#主變低壓側開關柜電纜頭在長期帶電運行后A相絕緣劣化以至損壞，之后逐步發展為A、B兩相發生短路，約30ms后發展成三相短路，零序過流保護、主變差動保護動作正確。

2）建議運行人員針對性地對開關柜加強巡視，提早發現電纜絕緣劣化隱患。

3）為更準確的確定保護的動作順序，建議各泵站保護裝置加裝GPS自動校時裝置，有助于事故的快速分析及處理。

本文編自《電氣技術》，原文標題為“關于泵站停機故障的分析”，作者為段強。