某電廠廠用保安電源失電事故分析

喬永虎

（大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽淮南，232008）

1 基本情況介紹

LH電廠始建于十九世紀八十年代，分三期建設,是華東電網(wǎng)主力電廠之一。其中X機組于1999年2月投產(chǎn)發(fā)電。其380V低壓廠用電系統(tǒng)采用負荷控制中心（PC）和電動機控制中心（MCC）的供電方式。380V工作段母線正常運行由工作變供電。380V保安四段由380V工作段七段供電，母線備自投聯(lián)鎖投入，380V 保安總段至380V保安四段的電源開關處于熱備用狀態(tài)。柴油發(fā)電機及其電源開關處于熱備用狀態(tài)。當380V工作段失電時,380V 保安總段至380V保安四段的電源開關自投,保安四段不失電。如自投失敗，保安四段失電,柴油發(fā)電機自啟，柴油發(fā)電機進線開關自投，380V保安四段由柴油發(fā)電機供電。

2 事故現(xiàn)象

2020年1月27日,X機組有功負荷210MW，無功負荷-28MVar，發(fā)電機出口電壓19.4kV , 定子電流6250A。00時11分37秒，機組保安四段工作電源進線開關跳閘，保安四段備用電源進線開關跳閘，保安四段柴發(fā)進線開關自動投入。DCS發(fā)“保安段進線電源閉鎖”，“保安段備用進線電源閉鎖”電氣報警信號。00時13分54秒，機組跳閘，MFT首發(fā)信號“汽包水位低”。

3 原因分析

保安四段失電,導致重要輔機跳閘，“搶水”失敗，機組跳閘。其失電原因可分為兩情況：

（1）保安四段工作進線開關運行中跳閘，備用進線開關合閘后跳閘。

（2）保安四段工作進線開關運行中跳閘，備用進線開關未能正常動作合閘。

查閱故障錄波器歷史記錄：

00時11分37秒787毫秒因保安四段工作電源進線開關變位啟動錄波。

00時11分37秒867毫秒，保安四段備用電源進線投入；00時11分37秒892毫秒，該開關跳閘。

00時11分43秒，保安四段柴發(fā)進線開關投入，保安四段恢復供電。

00時14分01秒，發(fā)變組高壓側5004開關跳閘。

可以看出，工作電源開關先跳閘，備用電源開關“備自投”正常動作，但合閘之后出現(xiàn)再跳閘現(xiàn)象。那么需要解決問題就有兩個：（1）保安四段工作電源跳閘的原因。（2）備用電源正常備自投后再次跳閘的原因。

■3.1 保安四段工作電源跳閘的原因分析

開關跳閘原因無外乎兩點：（1）保護正常動作。（2）誤動。

圖1 保安四段事故前后電壓波形

查閱錄波器，380V 工作七段在事故前后波形正常。保安四段電壓波形在工作電源開關跳閘前波形正常，工作電源開關跳閘后電壓開始衰減，同時零序電壓波動增大。在備用電源開關合閘、分閘時保安段電壓波形出現(xiàn)畸變，零序電壓突增，之后電壓到0V，但是整個事故過程，保安四段電壓沒有大幅異常下降現(xiàn)象，結合保安四段進線工作電流無異常變化，可見保安四段未發(fā)生短路、接地之類電氣故障。工作電源開關跳閘屬脫扣器誤動造成。

■3.2 備用電源正常備自投后再次跳閘的原因分析

從電壓波形上看，備用電源進線開關是合閘之后再次跳閘的。說明“備自投”裝置動作正常，癥結在于跳閘原因。（1）合閘于電氣故障，造成保護動作；（2）合閘電流過大，保護不匹配；（3）裝置誤動。

從保安段在備用電源合閘時的電壓波形來看，僅出現(xiàn)了電壓波形畸變并伴隨零序電壓突增，沒有大幅下降，波形變化是由合閘時存在殘壓造成，但是合閘時啟動電流過大或零序接地瞬時動作等電氣故障則無法排除。從分閘瞬時動作來看，若是由于保護跳閘，則應是瞬時脫扣，而不是短延時，那么出現(xiàn)的故障電流應相當大。由于沒有查閱到備用進線開關電流波形，無法對推斷進行驗證。

4 試驗驗證

（1）X號機保安四段工作、備用電源進線開關脫扣器型號為Micrologic5.0A，于2006年3月改造時安裝，額定電流1250A。脫扣器長延時保護動作電流Ir=0.9In=1125A，長延時保護延時動作時間tr=24s（6Ir），短延時保護動作電流Isd=4Ir=4500A，短延時保護動作時間tsd=0.4s，瞬時保護Ii退出。

（2）現(xiàn)場查看工作電源進線開關脫扣器動作指示器彈出，面板無其他指示燈點亮，按開關脫扣器燈測試按鈕，指示燈均能正常點亮；備用電源進線開關脫扣器動作指示器彈出，面板無其他指示燈點亮，按開關脫扣器燈測試按鈕，指示燈均能正常點亮。停運柴油發(fā)電機，檢查保安四段母線無異常，檢查保安四段各負荷絕緣均正常。

（3）用380V保安四段工作電源進線開關對保安四段母線進行送電，開關合閘即跳，脫扣器動作指示器彈出，脫扣器面板無其他指示燈點亮。更換380V保安四段工作電源進線、備用電源進線開關脫扣器。用380V保安四段工作電源進線開關對保安四段母線進行送電，開關運行正常；備自投試驗正常。

（4）將X號機保安四段備用電源進線開關脫扣器安裝在停備狀態(tài)的Y號機保安三段工作電源進線開關上，開啟保安三段部分設備，模擬保安四段負載情況，進行切換試驗。拉開保安三段備用電源進線開關后，立即合上保安三段工作電源進線開關，保安三段工作電源進線開關合閘后即跳閘，脫扣器動作指示器彈出，脫扣器面板短延時保護動作指示燈Isd點亮5s后熄滅。查看錄波圖，保安三段工作電源進線開關由合上到跳開時間間隔為50ms，最大電流為3kA，最大沖擊電流持續(xù)10ms后，電流下降至1kA以下。說明開關脫扣器一旦檢測到電流超過動作值，未經(jīng)過延時即將開關跳閘，0.4s延時未起到應有的作用。

（5）將X號機保安四段工作電源進線開關脫扣器安裝在停備狀態(tài)的Y號機保安三段工作電源進線開關上，開啟保安三段部分設備，模擬保安四段負載情況，進行切換試驗。拉開保安三段備用電源進線開關，立即合上保安三段工作電源進線開關，保安三段工作電源進線開關合上后即跳閘，脫扣器動作指示器彈出，脫扣器面板指示燈Ap（裝置故障）點亮5s后熄滅。

5 結論

綜合以上分析以及現(xiàn)場試驗驗證可以得出：

（1）380V保安四段工作電源進線開關跳閘原因為電子脫扣器裝置故障誤動。

（2）380V保安四段備用電源進線開關合閘后再次跳閘原因為，電子脫扣器短延時保護的延時功能失效，備自投時產(chǎn)生沖擊電流達到脫扣器短延時保護的電流定值，但電子脫扣器遠未達到整定值0.4s延時而直接跳閘。

（3）保安四段失電造成該段上的A汽泵A、B潤滑油泵，B汽泵A、B潤滑油泵均失電，A、B汽泵因安全油壓低跳閘，C電泵因接在保安四段上的輔助油泵失電，自啟動失效，電泵無法快速啟動導致汽包水位低，爐MFT動作，機組跳閘。

6 經(jīng)驗總結

LH電廠是一家擁有三十余年歷史的電力企業(yè)，擁有經(jīng)驗豐富的管理團隊以及業(yè)務嫻熟的運維隊伍。但同時也存在部分設備運行周期長，迭代更新慢；電子元器件故障發(fā)生率進入高發(fā)期；現(xiàn)場設備壽命評估管理不到位等問題。X機組380V保安四段開關電子脫扣器自2006年投入使用，已運行14年，元件超期服役，老化故障引起誤動。而在進行電源切換試驗時未帶正常運行方式下的負荷，導致不能有效掌握該電氣設備變化的特性，未能及時發(fā)現(xiàn)和排除設備隱患。輔機電源也存在分布不合理，單一母線故障失電造成重要輔機失電，直接影響機組安全運行的重大隱患。

電力生產(chǎn)屬技術密集型企業(yè)，機、電、爐、熱工等諸多專業(yè)密切配合，協(xié)同合作。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，都可能導致連鎖反應，事故擴大?，F(xiàn)有裝置“自動”、“ 保護”條件下，應對N-1故障綽綽有余，一旦同時出現(xiàn)兩個異常疊加的N-2故障，不僅處理難度大大增加；故障多樣性也呈幾何程度增長，很難做到充分的事故預想。自動控制邏輯、保護也很難匹配。此類事故盡管單獨來看可能只是兩個較小的問題，但疊加在一起同時發(fā)生時，往往造成意想不到的嚴重后果。對于服役期長的機組，設備日常維護、壽命評估顯得尤為重要。及時排查出故障隱患、中斷事故連鎖反應的鏈條，可大大降低故障發(fā)生率。