兩起廠用電系統(tǒng)事故原因分析及對(duì)策

任秀勤，梁俊清，劉振鋒，楊利忠

（1.華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2.準(zhǔn)大發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 準(zhǔn)格爾 010300;3.海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

6kV廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠重要的系統(tǒng)，能否安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。交流金屬鎧裝抽出式開關(guān)設(shè)備，系3～10kV三相交流50Hz廠用電系統(tǒng)主要的輸配電裝置。近幾年，隨著科技的進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)交流金屬鎧裝抽出式開關(guān)設(shè)備的制造工藝大幅提高，開關(guān)柜聯(lián)鎖和“五防”功能日益完善，但伴隨老式少油開關(guān)的無油化和設(shè)備變頻的改造，限于工作人員的技術(shù)水平，出現(xiàn)了一些由于開關(guān)柜改造或設(shè)備變頻改造引發(fā)的不安全事件，值得反思。下面介紹2起這類事故。

1 開關(guān)無油化改造引發(fā)的事故

某廠1號(hào)機(jī)乙排粉機(jī)的電源開關(guān)柜，系由原JYN2-10開關(guān)柜(內(nèi)配SN10型少油斷路器)進(jìn)行無油化改造后的設(shè)備。某日在啟動(dòng)該排粉機(jī)時(shí)，因氧化鋅避雷器的性能劣化，引起三相弧光接地短路，由于一次系統(tǒng)接線的問題，1號(hào)機(jī)乙排粉機(jī)電源開關(guān)6107開關(guān)拒動(dòng)，造成上級(jí)母線電源612開關(guān)越級(jí)跳閘；由于當(dāng)時(shí)故障未切除，廠用備用電源602開關(guān)自投成功后又跳閘，造成6kVIB段母線失電，機(jī)組降出力。

1.1 原因分析

(1) 避雷器產(chǎn)品性能劣化是導(dǎo)致本次事故的直接原因。由于避雷器長(zhǎng)時(shí)間帶電效應(yīng)和沖擊波效應(yīng)的累積，使得Z NO元件劣化，同時(shí)預(yù)防性試驗(yàn)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的絕緣缺陷，致使真空斷路器合閘時(shí)，產(chǎn)生的過電壓引起了避雷器的擊穿。

(2) 通過對(duì)事故的分析，確認(rèn)上級(jí)電源612開關(guān)保護(hù)動(dòng)作正確，1號(hào)機(jī)排粉機(jī)電源開關(guān)拒動(dòng)為正?，F(xiàn)象，造成上述事故的擴(kuò)大是由于CT接線錯(cuò)誤所致。事故前一次系統(tǒng)接線方式見圖1。分析認(rèn)為，在6107開關(guān)合閘瞬間，由于避雷器擊穿，產(chǎn)生很大的接地短路電流。從圖中可以看出這個(gè)故障電流不在此真空斷路器電流互感器的測(cè)量范圍內(nèi)，此時(shí)乙排粉機(jī)電機(jī)保護(hù)裝置無法反映故障電流，故障只能由上一級(jí)的電源612開關(guān)切除，從而造成6kVIB段母線失電，引起事故擴(kuò)大的事件。

1.2 整改措施

(1) 將氧化鋅避雷器配置在斷路器電流互感器和電機(jī)中間。這樣就能保證在避雷器擊穿時(shí)所產(chǎn)生的短路電流可反映到靠近避雷器的電流互感器上，保護(hù)裝置可瞬間動(dòng)作將故障點(diǎn)切除。也就防止了上述在啟乙排粉機(jī)時(shí)由于氧化鋅避雷器劣化擊穿時(shí)的擴(kuò)大事故，從而縮小和限制事故范圍，減少事故對(duì)設(shè)備的損壞。改進(jìn)后的系統(tǒng)接線如圖2所示。

(2) 采用性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠的氧化鋅避雷器。加強(qiáng)對(duì)氧化鋅避雷器的日常維護(hù)和預(yù)防性試驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)不符合運(yùn)行條件的避雷器應(yīng)及時(shí)更換。

2 設(shè)備變頻改造后引起的事故

2.1 廠用電系統(tǒng)接地方式的選擇

發(fā)電廠6kV變壓器中性點(diǎn)接地方式的選擇，對(duì)電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及通訊線路的干擾等存在著直接影響。廠用電系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式一般可分為中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地3種方式。某廠自建廠以來，前后共經(jīng)三期工程建設(shè)，高壓6kV廠用電系統(tǒng)分別采取不同的接地方式。其中一、二期機(jī)組投產(chǎn)時(shí)，由于系統(tǒng)容量小，6kV廠用電系統(tǒng)單相接地故障電流小于10A，采取中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，發(fā)生單相接地故障時(shí)，允許設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行2h，以便運(yùn)行人員采取措施，找出接地部位并將故障消除；三期機(jī)組投產(chǎn)時(shí)，廠用6kV單相接地電容電流超過15A，接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅，為避免電氣設(shè)備灼傷面積過大，設(shè)計(jì)采用中性點(diǎn)經(jīng)中值電阻(40Ω)的接地方式，零序保護(hù)(接地保護(hù))作用于跳閘，將故障點(diǎn)切除。

2.2 事故經(jīng)過及現(xiàn)象

6號(hào)機(jī)組6kV廠用電系統(tǒng)采取中值電阻接地的方式，6kV配電變壓器和高壓馬達(dá)分別采用東大金智公司生產(chǎn)的WDZ－440變壓器和WDZ－430電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置，裝置具備接地保護(hù)功能，正常運(yùn)行狀態(tài)保護(hù)動(dòng)作于跳閘。某日，6號(hào)機(jī)1號(hào)凝結(jié)泵電源側(cè)開關(guān)變頻運(yùn)行中跳閘，裝置“接地”保護(hù)出口跳閘，同時(shí)6號(hào)機(jī)2號(hào)凝結(jié)泵工頻聯(lián)動(dòng)成功，隨后電源側(cè)開關(guān)“接地”保護(hù)也動(dòng)作跳閘。運(yùn)行人員立即手動(dòng)啟動(dòng)6號(hào)機(jī)2號(hào)凝結(jié)泵失敗，導(dǎo)致6號(hào)機(jī)凝汽器水位急劇上升，除氧器水位大幅下降，隨后手動(dòng)打閘停機(jī)，造成發(fā)電機(jī)解列事故。

2.3 設(shè)備檢查情況及原因分析

(1) 開關(guān)接線圖見圖3。

(2) 機(jī)組解列后，對(duì)6號(hào)機(jī)組1，2號(hào)凝結(jié)泵變頻器、動(dòng)力電纜、電機(jī)、開關(guān)進(jìn)行檢查未見異常。

(3) 從DCS錄波圖分析，事故前1號(hào)凝結(jié)泵變頻運(yùn)行正常，電源側(cè)開關(guān)由于接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成變頻器高壓側(cè)失電停運(yùn)；2號(hào)凝結(jié)泵工頻聯(lián)備正常，由于接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，手動(dòng)搶合時(shí)，接地保護(hù)仍在動(dòng)作狀態(tài)，搶合失敗。1，2號(hào)凝結(jié)泵電機(jī)WDZ-410型保護(hù)裝置存有最新保護(hù)動(dòng)作記錄，顯示2臺(tái)凝結(jié)泵跳閘期間，保護(hù)裝置在2mIn內(nèi)均連續(xù)啟動(dòng)64次(備注：裝置最多保存最近64次動(dòng)作記錄)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)保護(hù)裝置，認(rèn)為2套保護(hù)裝置不存在誤動(dòng)的可能，屬正常動(dòng)作。

(4) 現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，凝泵進(jìn)行變頻改造后，6kV電纜鋼鎧甲接地錯(cuò)誤，與其他設(shè)備不同。

(5) 跳閘時(shí)用萬用表測(cè)量電焊機(jī)地線位置的接地電阻為0.25Ω，滿足地網(wǎng)接地電阻的要求。

(6) 現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，6號(hào)機(jī)凝結(jié)泵變頻器室檢修人員正在1，2號(hào)凝結(jié)泵變頻設(shè)備附近使用交流電焊機(jī)進(jìn)行焊接作業(yè)。

(7) 分析認(rèn)為，造成機(jī)組跳閘的原因?yàn)殡娎|穿入零序電流互感器時(shí)電纜外皮接地線接線錯(cuò)誤，造成焊接電流串入接地保護(hù)回路裝置，在焊接時(shí)部分焊接電流經(jīng)電纜鋼甲、零序電流互感器一次側(cè)入地，在零序電流互感器副邊感生出電流，起動(dòng)了接地保護(hù)，使開關(guān)跳閘。

為驗(yàn)證分析的正確性。利用機(jī)組停機(jī)備用的機(jī)會(huì)，進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)6號(hào)機(jī)1，2號(hào)凝結(jié)泵變頻設(shè)備附近幾個(gè)不同點(diǎn)使用交流電焊機(jī)時(shí)，用鉗形電流表測(cè)量的零序CT一次電流值為5A～21 A，部分地點(diǎn)使用電焊機(jī)時(shí)產(chǎn)生的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于零序保護(hù)的整定值7 A(一次值)。因此可以判斷焊接電流引起電動(dòng)機(jī)零序保護(hù)動(dòng)作而跳閘。

2.4 整改措施及注意事項(xiàng)

(1) 為徹底消除上述現(xiàn)象的發(fā)生，采取如圖4或圖5的接線方法。因?yàn)镮1，I2電流值相同而方向相反，則I1+I2=0。

(2) 相對(duì)于零序保護(hù)的整定值，電焊機(jī)引起的電流是非常大的，在工廠中也是難以避免的。因此在廠區(qū)進(jìn)行電焊機(jī)作業(yè)時(shí)，要使交流電焊機(jī)的零線連接牢固，以最大程度地減少電焊機(jī)電流在零序電流互感器一次側(cè)的分流。

(3) 6kV廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)采用中值電阻接地時(shí)，為了檢測(cè)到電纜發(fā)生單相接地(芯線對(duì)屏蔽層及鋼鎧放電)故障，電纜芯線必須穿過零序CT，而電纜屏蔽層及鋼鎧的接地必須在零序CT下面。有時(shí)，零序CT較低時(shí)，電纜屏蔽層及鋼鎧的接地線會(huì)在零序CT的上面。這時(shí)，接地線在零序CT上面的部分必須做好絕緣，再?gòu)纳舷蛳麓┻^零序CT，在下面與柜子的接地母線可靠連接。當(dāng)然，接地線在電纜引出處零序CT下面時(shí)，就可以不用穿過零序CT直接接地了。見圖4、圖5。

(4) 利用機(jī)組大小修、日常檢修維護(hù)的機(jī)會(huì)，對(duì)全廠廠用零序保護(hù)進(jìn)行一次普查。對(duì)所保護(hù)設(shè)備的一、二次接線、裝置盡早安排提前大修，排除設(shè)備隱患。

(5) 使用電焊機(jī)時(shí)，要保證電氣設(shè)備的安全，將接地線可靠連接。要認(rèn)真對(duì)小電流接地系統(tǒng)動(dòng)力電纜在穿過零序電流互感器時(shí)的接地方式進(jìn)行檢查，按照《GB50168-2006電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》的有關(guān)要求進(jìn)行接地。