某電廠并網開關故障所引發(fā)事故分析

王越　田浩　楊大春　劉志良

摘要：發(fā)電機在開機并網、停機解列的操作中，并網開關可能會發(fā)生一相或兩相斷開的事故，這會導致發(fā)電機過熱甚至燒毀，同時也給電力系統(tǒng)的安全運行帶來了極大的威脅。A電廠在一次并網過程中，正是由于開關故障，進而導致開關非全相保護及斷口閃絡保護動作。文章對此次事故進行了分析。

關鍵詞：并網開關故障；非全相保護；斷口閃絡保護；負序電流；發(fā)電機 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2016）24-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.065

目前，我國220kV及以上電壓等級的開關基本都是分相操作的。由于開關操作機構及其電氣控制回路等故障等原因，發(fā)電機在開機并網、停機解列的操作中，并網開關可能會發(fā)生一相或兩相斷開的事故，造成發(fā)變組發(fā)生非全相運行事故。此時，在定子繞組中會產生負序電流，它產生的負序磁場相對于轉子是以2倍頻率旋轉，這種旋轉磁場在轉子本體，特別是阻尼繞組中感應出很大的2倍頻率的負序電流，從而產生很大的附加損耗和溫升，形成局部過熱，同時也造成轉子較大的振動，嚴重者將導致發(fā)電機過熱甚至燒毀事故，同時也給電力系統(tǒng)的安全運行帶來了極大的威脅。本文將對A電廠并網時由于開關故障所引發(fā)的事故進行簡要分析。

1 事故經過

A電廠兩臺機組額定功率均為300MW，事故發(fā)生時，#1機組運行正常。在#2機組發(fā)電機同期并網過程中，現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)5002并網開關未顯示合閘，但#2機負荷仍可上升，現(xiàn)場人員并未采取任何措施，仍然繼續(xù)在出力。在負荷達到16.85MW時，開關非全相保護動作，此時C相電流仍顯示為18.7A，A、B相電流均為0。經現(xiàn)場人員檢查發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機5002C相開關輔助接點的銷子卡圈脫落，傳動聯(lián)桿與主軸分離，致使5002開關C相仍在合位，A、B相在斷開位置。此時，現(xiàn)場人員開始降低#2機勵磁電流，隨后，發(fā)電機斷口閃絡保護動作，跳發(fā)電機滅磁開關并啟動失靈保護，隨即跳母聯(lián)5012開關及5052開關，并遠跳對側開關。

2 事故原因分析

2.1 開關非全相運行和斷口閃絡保護的保護原理

A電廠的開關非全相運行保護裝置采用的是開關本體的非全相保護裝置，其是依靠開關本身的位置信號判斷出是否不一致，不經零序、負序電流元件閉鎖，直接向開關發(fā)跳閘命令。這種配置直接用開關輔助接點返回信號作為判據(jù)，取消電流判別回路，即當開關操作合閘后，分相操作回路分別合閘，若開關分相輔助接點有分有合，則判斷此時開關為非全相運行狀態(tài)。

斷口閃絡保護只考慮一相或兩相，不考慮三相閃絡，并取主變高壓側開關TA電流。其判據(jù)為：（1）開關三相位置接點均為斷開狀態(tài)；（2）負序電流大于整定值。斷口閃絡保護動作后，首先以第1時限動作于發(fā)電機滅磁，降低斷口電壓，促使中止閃絡；若閃絡持續(xù)，應以第2時限啟動失靈保護，跳開所有與其有聯(lián)系的電源支路。

2.2 保護動作分析

經現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機5002C相開關輔助接點銷子卡圈脫落，傳動聯(lián)桿與主軸分離。因此，5002開關合閘后，其C相開關由于傳動聯(lián)桿與主軸分離，輔助接點還在分閘位置，引發(fā)開關非全相保護動作。保護動作后，A、B相開關正確跳開，由于C相開關的輔助接點仍處于分閘位置，跳閘回路未接通，C相開關沒能跳開，處于合閘位置，但返回信號依舊顯示C相開關處于分閘位置。因此，系統(tǒng)仍處于兩相斷開的非全相運行狀態(tài)，其系統(tǒng)圖與復合序網圖如圖2、圖3所示。

由圖3可知，在500kV系統(tǒng)，主變中性點死接地的情況下，開關A、B兩相斷開處的邊界條件為：

IA=IB=0 UC=0

由此可得：

U1A+U2A+U0A=0

I1A=I2A=I0A=

由于系統(tǒng)并列時，兩個電源相位基本相同，故EM-EN=|EM|-|EN|。隨后，現(xiàn)場人員開始減勵磁，使得發(fā)電機機端電壓|EN|減小，致使斷口電壓|EM|-|EN|增大，負序電流I2A增大，最終達到斷口閃絡保護負序電流整定值，且保護裝置感受到三相開關都在斷位，#2發(fā)電機斷口閃絡保護動作，經設定延時0.1s后動作，跳發(fā)電機滅磁開關，發(fā)電機機端電壓降至零，負序電流加大，故障未消除，500kV母線差動保護BP-2P失靈保護啟動，經250ms跳母聯(lián)5012開關，經500ms跳出線5052開關，并跳遠側

開關。

3 事故處理步驟及整改措施

當#2機組并網后，現(xiàn)場值班人員應密切關注#2機出口定子繞組三相電流是否對稱，確認無異常后，再增加#2機出力。當發(fā)現(xiàn)#2機定子三相電流不對稱，且隨負荷增加表計讀數(shù)成比例增加時，說明#2機組出口斷路器非全相合閘，#2發(fā)電機處于非全相運行狀態(tài)，此時應遵循的操作順序如下：（1）現(xiàn)場值班人員判斷5002 C相開關未顯示合閘，可不待調度指令，立即拉開5002開關，并向上級調度員匯報；（2）若5002開關無法拉開，應立即向上級調度員匯報。上級調度當值調度員應要求A電廠立即減少#2機的轉子電流和功率，使三相電流的不對稱值降低，直至定子三相電流均接近于零，然后再次嘗試將5002開關拉開；（3）如果5002開關依然無法拉開，則應向上級調度員申請將出線5052開關倒至I母運行，然后拉開母聯(lián)5012開關，將故障點隔離。

參考文獻

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[4] 李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京：中國電力出版社，1995.

作者簡介：王越（1986-），男，山西省電力公司調度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網調度運行；田浩（1985-），男，山西省電力公司調度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網調度運行；楊大春（1985-），男，山西省電力公司調度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網調度運行；劉志良（1984-），男，山西省電力公司調度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網調度運行。

（責任編輯：秦遜玉）