一起6kV工作段失壓事件的分析

海云飛

（國家電投河南電力有限公司開封發(fā)電分公司，河南 開封 475002）

某電廠2臺(tái)630MW汽輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組采用兩個(gè)6kV工作段，公用系統(tǒng)采用6kV公用段，分為A、B段，電源分別取至兩臺(tái)機(jī)組工作段。鑒于目前火電利用小時(shí)總體偏低，長時(shí)間單機(jī)運(yùn)行已成為常態(tài)，為節(jié)省廠用電，在單機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過工作段送電至公用段，從公用段返送電至備用機(jī)組工作段，并采取保護(hù)定值配合，限制備用機(jī)組使用負(fù)荷的措施，確保運(yùn)行機(jī)組安全運(yùn)行。

1 事件經(jīng)過及現(xiàn)場處理情況

1.1 事件發(fā)生前狀態(tài)

8月11日21時(shí)37分6kVⅡA段62A1開關(guān)跳閘、2#爐A引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、C、E磨煤機(jī)，A密封風(fēng)機(jī)跳閘，A凝結(jié)水泵、脫硫A、D漿液循環(huán)泵、A空預(yù)器主電機(jī)跳閘，輔電機(jī)聯(lián)啟正常。經(jīng)檢查6kVⅡA段失壓，快切閉鎖，6kV公用A、B段及所帶380VPC段失壓，柴發(fā)聯(lián)啟正常。事件發(fā)生前，6kV系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖1。

圖1 事件發(fā)生前6kV廠用系統(tǒng)運(yùn)行方式

結(jié)合2#發(fā)變組故障錄波、啟備變故障文件、3#斗輪機(jī)綜合保護(hù)裝置報(bào)文，事件過程基本如下：

21:37:33.847 3#斗輪機(jī)高壓電纜AB相發(fā)生相間故障，A相熔斷器熔斷撞針彈出，但因FC開關(guān)內(nèi)部聯(lián)跳機(jī)構(gòu)卡澀，真空接觸器三相未能跳開，B相經(jīng)電弧持續(xù)接地。

21:37:35.060 2#高廠變A/B分支零序過流Ⅰ段出口跳開62A1開關(guān)，造成6kV OA段、6kV OB段、6kV ⅡA段母線失壓。

21:40:20運(yùn)行人員合上601A恢復(fù)6kV公用A段帶電。

21:40:42運(yùn)行人員合上6公聯(lián)開關(guān)恢復(fù)6kV公用B段帶電。

21:47:15.537 3#斗輪機(jī)接地保護(hù)動(dòng)作出口跳閘。

22:44:39 運(yùn)行人員合上62A0開關(guān)恢復(fù)6kVⅡA段帶電。

1.2 事件經(jīng)過

8月11日21:37:35 6kVⅡA段62A1開關(guān)跳閘、2#爐A引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、C、E磨煤機(jī)，A密封風(fēng)機(jī)跳閘，A凝結(jié)水泵、脫硫A、D漿液循環(huán)泵、A空預(yù)器主電機(jī)跳閘，輔電機(jī)聯(lián)啟正常。查6kVⅡA段失壓，快切閉鎖，6kV公用A、B段及所帶380VPC段失壓，柴發(fā)聯(lián)啟正常。

21:41查62A1分支零序過流保護(hù)動(dòng)作，3#斗輪機(jī)開關(guān)有接地信號(hào)。斷開602B、6公聯(lián)開關(guān)；測6kVⅡA段母線絕緣合格、6kV公用段絕緣合格，3#斗輪機(jī)電纜對地為零。合上601A帶公用A段母線，恢復(fù)循環(huán)水PCI II段、輸煤除灰PCI II段、翻車機(jī)PCI II段、脫硫PCI II段、化水Ⅲ Ⅳ段供電。

22:44合上62A0開關(guān)對6kVⅡA段充電正常，手動(dòng)快切倒為高廠變帶；各級(jí)負(fù)荷逐個(gè)測絕緣送電。

00:50將電除塵、鍋爐、汽機(jī)PCⅠ段倒為2A電除塵、2A鍋爐變、2A汽機(jī)變帶，2#機(jī)組主機(jī)廠用電恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

維護(hù)到現(xiàn)場檢查3#斗輪機(jī)電纜中間接頭處崩斷，3#斗輪機(jī)開關(guān)（FC）保險(xiǎn)熔斷。

脫硫A、D漿液循環(huán)泵跳閘，B漿液循環(huán)泵進(jìn)口門失電打不開，硫份無法控制，21:00～22:00，2#機(jī)組SO2排放小時(shí)均值超標(biāo)101.83mg/Nm3；22:00～23:00 SO2小時(shí)均值超標(biāo)39.47mg/Nm3。

2 故障原因分析

2.1 3#斗輪機(jī)綜合保護(hù)裝置

3#斗輪機(jī)保護(hù)采用金智科技股份有限公司生產(chǎn)的WDZ-5242變壓器保護(hù)測控裝置，該裝置適用于35kV及以下電壓等級(jí)變壓器的保護(hù)和測控。

3#斗輪機(jī)在AB相間故障后A相熔斷器熔斷，故障轉(zhuǎn)換為B相接地故障。

由于B相經(jīng)弧光接地，零序電流中具有較高頻諧波分量，經(jīng)離散傅立葉變換后，得到基波電流一次值為25.51A，3#斗輪機(jī)高壓側(cè)接地零序整定值為14.6A，0.3s，無論故障電流及故障時(shí)間均達(dá)到整定值，因此，3#斗輪機(jī)綜合保護(hù)在此次故障中存在拒動(dòng)行為。

3#斗輪機(jī)再次發(fā)生B相接地故障，本次B相接地為金屬性接地，零序電流為正弦波，基本不含其他諧波分量，零序電流有效值為34.33A，故障持續(xù)約0.3s后，高壓側(cè)接地零序保護(hù)動(dòng)作出口跳開3#斗輪機(jī)開關(guān)。

2.2 601A/602B保護(hù)裝置

601A/602B保護(hù)裝置采用金智科技股份有限公司早期生產(chǎn)的WDZ-410EX線路綜合保護(hù)測控裝置，該裝置適用于35kV及以下電壓等級(jí)線路的保護(hù)和測控。

3#斗輪機(jī)首次單相接地，602B接地保護(hù)（整定值18.2A，0.6s）作為上級(jí)后備保護(hù)未能及時(shí)正確動(dòng)作，導(dǎo)致2#高廠變A分支零序Ⅰ段越級(jí)動(dòng)作。

2.3 2#高廠變零序過流保護(hù)

2#高廠變零序集成于發(fā)變組保護(hù)中，保護(hù)裝置采用南瑞繼電生產(chǎn)的RCS-985發(fā)變組成套保護(hù)裝置。

3#斗輪機(jī)電纜首次B相接地故障時(shí)，由于3#斗輪機(jī)開關(guān)、602B開關(guān)均未及時(shí)將故障切除，2#高廠變零序保護(hù)（整定值24.2A，1s）動(dòng)作跳開62A1開關(guān)，將故障分支切除，為正確動(dòng)作。

在本次事件中，3#斗輪機(jī)、601A、602B開關(guān)接地保護(hù)裝置在經(jīng)弧光接單相接地故障下均存在拒動(dòng)行為。

2.4 繼電保護(hù)采樣算法原理

微機(jī)型繼電保護(hù)采樣流程基本一致，可以分為電壓形成電路、低通濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波等環(huán)節(jié)。各廠家裝置僅在AD分辨率，采樣頻率等具體量化指標(biāo)上根據(jù)硬件配置存在差異。

繼電保護(hù)采樣算法各廠家裝置具有較大差異，按照基于的不同數(shù)學(xué)模型可以分為：輸入量為正弦函數(shù)的算法、輸入量為周期函數(shù)的算法、輸入量為隨機(jī)函數(shù)的算法。不同算法對于故障信號(hào)中的非周期分量、基波分量、諧波分量計(jì)算提取具有一定的計(jì)算偏差。

2.5 現(xiàn)場排查工作情況

在事件發(fā)生后，生產(chǎn)技術(shù)部組織專業(yè)技術(shù)人員及時(shí)開展了以下排查工作：

（1）對3#斗輪機(jī)開關(guān)本體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)熔斷器撞針連跳機(jī)構(gòu)存在卡澀。

（2）對本次涉及的保護(hù)裝置進(jìn)行定值核對及檢驗(yàn)，其整定值與正式通知單內(nèi)容一致，采樣及動(dòng)作值正確，未發(fā)現(xiàn)問題。

對零序CT安裝及接線方式進(jìn)行檢查，均符合規(guī)程要求。用電機(jī)聯(lián)啟。

3 暴露問題

（1）3#斗輪機(jī)變電纜中間接頭工藝不良或安全防護(hù)措施不到位，導(dǎo)致電纜中間接絕緣老化變質(zhì)、密封性能下降受潮，引起電纜短路故障，同時(shí)，3#斗輪機(jī)開關(guān)在熔斷器撞針彈出，由于開關(guān)機(jī)構(gòu)卡澀，未及時(shí)跳閘，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。是此次事故的誘導(dǎo)原因。

（2）3#斗輪機(jī)、601A、602B開關(guān)接地保護(hù)裝置在經(jīng)弧光接單相接地故障下均拒動(dòng)，其原因應(yīng)為金智科技與南瑞繼保采樣算法不一致，對于故障信號(hào)中的基波分量計(jì)算值存在較大偏差所致，是此次事故的直接原因。

4 糾正措施

（1）盡快恢復(fù)3#斗輪機(jī)高壓電纜中間接頭并采取防護(hù)措施，加強(qiáng)檢修工藝質(zhì)量，加強(qiáng)對高壓電纜中間接頭的維護(hù)檢查，在查明3#斗輪機(jī)保護(hù)拒動(dòng)原因之前，禁止投入運(yùn)行。

（2）鑒于目前高廠變/啟備變接地電阻為100Ω，6kV系統(tǒng)完全金屬性單相接地時(shí)零序電流（3I0）為36A，綜合考慮零序保護(hù)可靠性與快速性，對高壓廠用電系統(tǒng)單相接地保護(hù)整定值進(jìn)行優(yōu)化（詳見定值變更報(bào)告）。定值報(bào)告請附于本報(bào)告后。另外，是否增加了誤動(dòng)性？請制定整改責(zé)任人等。保護(hù)定值考慮了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的不平衡電流及變壓器高壓側(cè)的沖擊電流，保證保護(hù)動(dòng)作可靠性。

（3）進(jìn)一步深入了解保護(hù)裝置采樣算法及保護(hù)動(dòng)作邏輯，對本次事件中經(jīng)弧光單相接地故障下的故障電流進(jìn)行定量分析。

（4）針對此次事故保護(hù)暴露的問題，為保證安全，雙機(jī)運(yùn)行時(shí)，6kV公用段分裂運(yùn)行，發(fā)電部下發(fā)通知組織集控人員學(xué)習(xí)。