关于某站电力系统五防闭锁防止误分合断路器的探讨

关于某站电力系统五防闭锁防止误分合断路器的探讨

作者：徐勇

单位：四川川汇水电投资有限责任公司

邮编：610091

 【摘要】电力系统五防装置对电力系统操作发挥着至关重要的作用，本文通过对二十五项反措的解读，并结合相关案列和事故场景对某电站防止误分、合断路器执行进行了分析

关键词：防止误分、合断路器

在电力系统中，五防通常是指为确保人身安全和设备安全，对高压电气设备作出的应具备的五种防误功能的简称，是电力安全的重要措施之一。五防详细内容为：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带接地线（接地开关）合断路器；防止误入带电间隔。该五防内容是在总结电力系统事故的情况下提出的，该项技术措施的提出并强制实施有效的降低了电力系统设备事故与人事伤亡事故。

在国家能源局2023年3月下发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2023版）》中第三章防止电气误操作事故重点要求、第3.1节防误操作技术措施中明确“防止电气误操作的“五防”功能除“防止误分、误合断路器”可采取提示性措施以外，其余“四防”功能必须采取强制性防止电气误操作措施”。即防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带接地线（接地开关）合断路器；防止误入带电间隔必须在在设备的电动操作控制回路中串联受闭锁回路控制的接点，在设备的手动操控部件上加装受闭锁回路控制的锁具，严禁出现走空程序。而对于防止误分、合断路器则可不必采取强制性的电气回路闭锁措施和强制性的程序闭锁措施，而可采用提示的语音或者弹窗警示措施。本文着重对五防中的“防止误分、误合断路器”进行分析，其它四项是强制性刚性要求一般执行不存在偏差。 

在执行该防误闭锁规定时，该站在微机五防系统中虽然对断路器采用的是无逻辑判据，即无论在什么状态下均可以对运行中的断路器进行分、闸操作，但在执行中的实际情况则是无法通过电站监控系统对断路器进行直接的分、闸操作，必须要先在微机五防计算机上对所要操作的断路器进行五防解锁，电站的监控系统收到微机五防计算机对该断路器的解锁信号后才能在电站监控计算机上操作该断路器的分、合闸操作。因此该电站五防装置运行的真实情况则是将防止误分合断路器按强制要求执行，因为不在微机五防上解锁该断路器就无法实现断路器分闸；高标准要求对于大多数设备来说是好事，但对于承担着紧急情况下切断电路的断路器来说也存在着潜藏隐患，特别是在远程、集控模式下，并且五防设备设置在生产现场的情况。我们可以从下面案列进行思考：

案列1：2015年11月，某330千伏变电站1123XX线路故障，WXH-811A型线路保护装置动作出口，1123开关未切除故障，导致WMH-800A母线保护装置失灵保护动作，造成110千伏母线失压。该变电站因开关机构故障而导致开关拒动，最终因为该变电站配备有近后备的失灵保护，由失灵保护动作，切除整改母线而将故障隔离。但如果该变电站或者电站未配置开关失灵保护，该断路器拒动了，而母线仅配备有母差保护时，势必会导致事故持续时间更长，故障对电站或者变电站造成的损坏更大。

案列2：2010年8月25日某时#1发电机一次并网成功后，72h运行正常。由于系统没有影响机组正常运行的严重缺陷，因此在发电机继续运行24h后才停机进行集中缺陷处理。在发电机继续运行24h的过程中，大约在17h时，即2010年8月29日14:40，励磁电流增长迅速，强励动作，发电机发出闷响，于是紧急打闸停机。停机后，调取各项记录数据发现:2010年8月29日14:32，发电机各项数据开始出现异常，励磁电流在当日14:33升至2176A后又急剧降至1389A，励磁电压在当日14:33升至274.89V后又急剧降至178V，汽轮机5轴Y方向振动急剧变化，在当日14:37达到最大值198.18um;发电机定子接地保护在2010年8月28日00:00:15~23:34:29报警264次，在2010年8月29日00:00:57~14:32:15报警274次。检查发电机保护装置，发现转子一点接地、两点接地保护均未动作;检查发电机本体，发现大轴的接地碳刷及刷架烧坏，但无法查出烧坏时间。该事故是汽轮机，但对于水电站同样适用，绝大多数汽轮机是定子接地是跳闸因其动作跳闸电流较水轮机小，而水轮机定子接地保护设置按DL/T684规定单相接地时定子电容电流小于允许值的，发电机中性点可不接地，并动作于信号；大于定子电容电流允许值的，根据发电机中性点接地方式情况可以动作于信号或者跳闸。若水电站发电机定子接地保护动作于信号，而经过检查需要将该机组解列时只能通过下达发电至停机令让机组及时停机，但如果该机组断路器出现故障，或者监控系统程序设置的减机组有无功至最小值过小，导致调速器无法及时将机组有无功减至设定值以下时，或者在检查过程中事故扩大急需将机组解列停运时，再去解除微机五防装置，势必会造成事故处置不及时和事故扩大。并且对于出现某些保护拒动，而又急切需要将发电机或变压器停运的事故时，又需要解除断路器分闸的微机五防闭锁则显得更加累赘。如果是采用远程集控现场无人值班运转模式的电厂或变电站，微机五防装置设置在电厂的，势必会导致设备事故严重扩大，如果事故发生在夜间则处置更加困难。

案列3：：某站线路保护因保护输入24V公共端接线异常，导致线路长期无保护运行。如果该微机保护装置故障发生的电站，巧合发生了事故，而又采用必须要解除五防计算机的闭锁，才能在监控系统下达断路器分闸命令的方式，则势必会导致设备损坏和事故扩大。结合《国网四川省电力公司关于开展继电保护设备主保护运行排查工作的通知》中“近期,某变电站发生一起因板卡异常,保护装置主保护长期退运事件,影 响电网运行稳定”，也可看出保护装置异常，且异常长期未发现的事件并非个例，该类事件对于220kV设备保护采用双重化配置的还好一点，对于110kV及以下的设备保护大多采用单重配置，即主设备保护只配置了一套保护装置，当该唯一的一套保护装置出现异常拒动，而刚好出现事故时，则无法集控上位机远程及时跳开断路器的情况将是致命的。

分析4：某站处于地方县电网运行，该站在该电网中装机容量占了较大份额，该情况多出现在边远地方。因小电网运行的不稳定性和事故频发，如果有大容量机组并网运行时在出现事故时极易导致系统发生剧烈振荡，该类型振荡与调速器性能和励磁性能有极大关系，特别是发生间隙性高电阻接地故障时，极易造成系统内机组异步振荡的发生，如果发生振荡时保护长期处于启动和复归的情况时，将使得振荡长时间得不到切除，可能会导致大容量电磁感应设备过热而损坏。而这时因保护的迅速复归或者电气采样异常导致保护装置自身闭锁时会导致断路器拒动，如果是属于机组的电压互感器，则可用电气事故停机令将故障设备紧急解列、并停运隔离，但如果是与主变相连的互感器呢，虽然机组解列了但故障设备仍然在并网运行，如果不能及时的通过集控远程跳开断路器则可能导致事故严重扩大。

目前大多数电站和变电站基本都在往无人值班的远程控制模式转变，发生异常和故障时再及时通知维护人员前往处置。在目前自动化技术和大数据环境下，大区域远程集控或者流域远程集控运转模式会变得更多，绝大多数电站或者变电站也在建设智慧电厂与智能变电站，维护人员则会更加远离生产现场，势必会导致维护人员无法及时到达事故现场处置，无法及时解除微机五防，而错过最佳的事故处置时机。这就违背了各企业的事故处置规程中事故处置的首要任务，限制和消除事故威胁，防止事故进一步扩大，也与国家能源局2023年3月下发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2023版）》的初衷不符，不能满足新形势下确保电力生产安全持续、稳定的要求。

综上所述，该站的五防设备运行实际情况对该站的安全运行，特别是远程集控模式下的事故处理极为不利，应根据国家能源局2023年3月下发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2023版）》中第三章防止电气误操作事故重点要求、第3.1节防误操作技术措施中明确“防止电气误操作的“五防”功能“防止误分、误合断路器”可采取提示性措施要求，可在电站的计算机监控系统中对断路器的分闸或者合闸采取提示性的确认措施，提示性的确认措施可采用双对话框的形式，第一个对话框再下达断路器分合闸操作时提示当前断路器的有无功确认，第一个对话框经值班人员确认后立即弹出第二个对话框，第二个对话框提示对所要操作的断路器的分合闸命令确认，以此两个对话框的确认来达到分合该断路器时的对操作人员的警示目的，这样既可以解决五防计算机故障时无法分闸和事故处置时对于远程集控模式下的时效性问题。