火電廠電機接地故障引發(fā)全廠停電實例分析及措施

國家電投集團中電投電力工程有限公司 李天鵬

1 事件概況

2019年9 月間某火電廠6kV 輸煤B 段皮帶電機出現(xiàn)永久性接地故障，造成#1機組6kV-1A 段失電、鍋爐燃燒失穩(wěn)，導致#1機組跳閘。主要原因如下：錯誤設定電機開關零序保護定值，產(chǎn)生保護越級跳閘；錯誤整定輸煤6kV 電源饋線開關零序保護，再次出現(xiàn)保護越級，造成高廠變低壓分支零序保護動作跳閘；錯誤設置廠用電快切裝置，未閉鎖快切，造成啟備變低壓快切開關出現(xiàn)永久故障；啟備變低壓側A/B 分支中性點接地電阻箱與中性點的一次連接電纜接反，導致啟備變出現(xiàn)保護動作，高壓側開關出現(xiàn)跳閘、#1機組6kV-1A 段失電、鍋爐燃燒失穩(wěn)，#1機組跳閘。

該電廠循環(huán)水泵出口閥門由于錯誤設置熱控邏輯，在#1機組6kV-1A 段失電后，#2機組循環(huán)水泵出口閥門的動力電源也出現(xiàn)短時失電故障，導致循環(huán)水泵出口閥門關閉，循環(huán)水泵跳閘，#2機凝汽器真空下降，手動打閘停機。至此電廠兩臺機組全部停機，導致全廠停電事件發(fā)生。該電廠值班人員處理全廠停電事故過程中，在未查明輸煤皮帶電機接地故障前，相關值班員錯誤地向總調度員報告信息，導致啟備變復電后，未經(jīng)修復的皮帶電機在啟動時再次故障，使啟備變再次跳閘。

2 事件暴露問題

此次事件發(fā)生后，經(jīng)事故調查組清查統(tǒng)計，該電廠自2019年1月首臺機組投產(chǎn)以來，已發(fā)生7臺·次非停事件，結合本次全廠停電事件，暴露出以下主要問題：

施工及監(jiān)管力度不足。在火電廠的基建階段缺乏有效的質量監(jiān)管。停電事件發(fā)生后，經(jīng)事故調查組檢查發(fā)現(xiàn)，承建項目的施工單位電纜接線人員未按照變壓器廠接線藍圖進行作業(yè)，誤將#1機組啟備變低壓側A/B 分支中性點接地電阻箱與中性點的一次連接電纜接反。分項工程驗收前施工單位三級質檢未發(fā)現(xiàn)此問題，監(jiān)理單位驗收時亦未發(fā)現(xiàn)即在分項工程驗收單上簽字。同時，火電廠調試單位及生產(chǎn)運行單位在分部試運、整套啟動試運階段也未能發(fā)現(xiàn)施工接線錯誤問題，擴大了事故的影響范圍。

各級審核把關不嚴。在火電廠調試階段，調試單位、運行班組未能嚴格審核各項調試工作項目及完成質量，出現(xiàn)了大量的遺留問題，降低了項目后續(xù)運行的穩(wěn)定性。生產(chǎn)單位將6kV 輸煤1路電源開關與2路電源開關的零序I 段保護定值整定錯誤，且未設置高廠變低壓側零序I 段動作閉鎖快切裝置功能。各級質檢人員、技術主管審核把關時未發(fā)現(xiàn)繼電保護定值整定的計算問題，再次擴大了事故的影響范圍。此外，錯誤設置循環(huán)水泵液控閥門設備的部分功能，各級人員在驗收檢查、單體調試中均未發(fā)現(xiàn)此問題，導致#2機組跳閘，事故全面擴大。

運行管理有待改善。電廠在生產(chǎn)運行管理過程中存在諸多問題：缺乏完善的生產(chǎn)管理制度。結合該電廠投產(chǎn)后發(fā)生的非停事件，均為事故發(fā)生后以打補丁的方式補充相應的制度規(guī)定、技術措施；運行、檢修人員技能水平有待提升。此前因一線操作人員專業(yè)技能水平不足引發(fā)的機組跳閘事故接連發(fā)生時，就應加大對運行、檢修人員的培訓力度，提升專業(yè)技能水平，避免事故再次發(fā)生；應急處置能力不足。在事故處理階段，個別工作人員沒有依照相關規(guī)定準確、及時地上報事故現(xiàn)場信息，在一定程度上誤導了值班調度員的決策。

3 事件反思及修正措施

結合此次全廠停電事件，相關電廠運行維護部門及基建單位都應認真組織學習，深刻汲取教訓，以點帶面，開展安全隱患排查、質量隱患清查，避免發(fā)生同類事件。要切實從人員配置、技能培訓、制度健全、設備維護等方面加強電廠管理，不斷提高專業(yè)人員技術管理水平，保障電廠電力系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。火電廠的各級調試、檢修、運行人員應加大對并網(wǎng)后的主動安全管理，積極將管理進度向上級監(jiān)管單位、當?shù)仉娋W(wǎng)公司匯報，定期或不定期地開展電廠各管理部門的現(xiàn)場考查，及時發(fā)現(xiàn)相關問題并督促進行有效整改。結合各電廠實際運行情況，具體從以下方面著手。

3.1 堅持日?；惨?/h3>

梳理近三年來新投產(chǎn)的電廠，嚴格核查調試、基建遺留問題，尤其對于事故頻發(fā)電廠的施工單位所承建的新建、在建、投產(chǎn)工程，全面、細致地核查是否存在類似缺陷，杜絕相關事故的再次發(fā)生。同時各電廠應仔細排查相同供應商提供的循環(huán)水泵液控閥門，檢驗產(chǎn)品質量，及時消除相應缺陷。清查各電廠啟備變、高廠變、蓄電池、互感器的運轉情況，按照《電氣裝置安裝工程質量檢驗及評定規(guī)程 第3部分 電力變壓器》中驗收條款要求，具體評估電力變壓器運行穩(wěn)定性，確保變壓器、蓄電池、廠用電配電裝置安裝、運行、維護符合行業(yè)規(guī)范要求；定期開展內阻測試、蓄電池核容、保護定檢等工作，對于發(fā)現(xiàn)及潛在的問題及時進行整改[1]。

火電廠電氣設備運行受到季節(jié)性、人為因素的影響會出現(xiàn)各類故障問題，降低線路運轉的穩(wěn)定性和安全性。因此，將巡視工作日?；苡行Ы档拖嚓P故障發(fā)生的概率，巡視工作應包括定期巡視、監(jiān)查巡視，還要做好充分的特殊巡視、夜間巡視以及事故巡視。根據(jù)電廠電氣設備的實際運行狀況，采取對應的巡視方案、應急預案。與此同時，還應積極引入信息化科技手段進行巡視工作，比如借助先進設備檢查裝置進行高效的電力輸送運行檢測。

3.2 開展定制化管理

對于此次事件所暴露出的相關問題，各在建項目建設單位、已投產(chǎn)項目生產(chǎn)單位應積極部署，在基建及運營期間的定值管理方面應至少做到以下幾點：首先，組織各參建單位的相應技術人員再次核查，梳理電氣、熱控專業(yè)保護定值，對于出現(xiàn)的多個版本應及時進行收集、統(tǒng)一更新，將審批完成的最新版定值清單由專人予以分發(fā)并專人接收管理；其次，為有效避免錯誤設定保護定值，應將保護裝置的各類定值進行充分驗算、模擬組態(tài)，校驗無誤后整理并匯總成清單，由各保護裝置的管理方進行簽字確認；再次，設置專業(yè)崗位管理定值的保護投退、邏輯修改及變更，嚴格依照相應審批手續(xù)開展保護定值的變更工作；最后，設置專業(yè)小組進行定向專業(yè)管理，明確各崗位的具體責任人，對保護投退、邏輯、定值等狀態(tài)嚴格核查驗證[2]。

3.3 引入智能化保護系統(tǒng)

后備防護技術主要為火電廠的電氣系統(tǒng)變壓裝置提供零序保護、過負荷保護、過電流保護等功能。零序保護功能適用于火電廠的配電系統(tǒng)變壓裝置超過110kVA 時,主變零序電流、間隙零序電流以及主變零序電壓等參數(shù)的系統(tǒng)性保護。結合配電設備的不同接地方式，如經(jīng)間隙接地、不接地以及直接接地方式設置相應的配電系統(tǒng)變壓保護功能；過負荷保護功能需要借助一項電流發(fā)布預警信號，啟動風扇冷卻器，最終借助調壓有載閉鎖，并以最大相電流為觸發(fā)性信號，實現(xiàn)相應的后備保護功能；過電流保護功能主要用于外部故障導致的繞組過電流的現(xiàn)象，借助安裝復合電壓的閉鎖裝置能夠依照過電壓與正常低電壓判定系統(tǒng)故障原因。復合電壓閉鎖保護比低電壓啟動具備更強的靈敏性，根據(jù)額定電壓的0.08～0.16倍開展整定作業(yè)。依照傳統(tǒng)保護模式應設置負序電壓以及低電壓繼電器，同時安裝過電壓繼電器用來確保復合性電壓閉鎖裝置能夠及時實現(xiàn)自身功能。

綜合智能保護系統(tǒng)為火電廠配電裝置的保護提供了智能化的控制與管理；當電廠的配電變壓裝置出現(xiàn)故障時，綜合智能保護系統(tǒng)能夠迅速開啟針對性的保護動作，防止配電變壓器的相關設備受到損壞，導致大面積停電事故發(fā)生。綜合智能保護系統(tǒng)使用微機控制軟件為火電廠配電系統(tǒng)的各設備提供相對獨立的微機防護。借助比率差動公平變換量原件靈敏的檢測配電變壓設備的內部電流故障情況。

微機控制系統(tǒng)作為綜合智能保護系統(tǒng)的主要防護功能，可及時檢測出配電變壓設備的故障參數(shù)并進行針對性的處理，有效清除故障產(chǎn)生的誘因。只有在綜合智能保護系統(tǒng)防護失敗后，才會啟用相應的后備防護功能。在綜合智能保護系統(tǒng)微機控制的實際運行期間，借助類似于差動保護的硬件線路對設備的電流傳感器使用Y 形接線，其后借助微機控制軟件自動完成對電流變動值的補償系數(shù)，進而對配電變壓裝置所在線路進行針對性的運營維護、調校和修復。

3.4 以點帶面延展化維護工作

對于皮帶電機的永久性絕緣故障問題，應在電氣設備安裝完畢后，及時檢測電氣設備的對地絕緣以及電纜的絕緣并將檢測結果記錄在案。在電氣設備試運前，應確保所有測試設備的絕緣性符合規(guī)范要求。

火電廠的相關技術人員應嚴格驗證閉鎖切換快切裝置的常用、備用、應急保安電源的供電可靠性。與此同時必須開展帶負荷切換試驗，檢驗電廠全部雙電源切換裝置；為避免因直流接地問題引發(fā)相應故障，應保證電廠的室外重要的端子箱（直流供電）配有加熱除濕裝置。為更好地核查電廠的接線工作，應對所有電纜懸掛標示牌或接線號頭，并為電氣設備粘貼標簽或標識牌[3]。

火電廠的生產(chǎn)運行部門應完善DCS 電源柜、熱控電源柜的備用保安電源；檢查相關保護定值，重新模擬故障進行電氣保護裝置跳閘試驗，檢測各電路保護裝置可靠穩(wěn)定投用；核驗液控閥門電動裝置的電源切換功能，確保功能正常，以此保障電氣設備的穩(wěn)定安全運行。

維護與檢修單位應全面核查火電廠電氣設備的保護邏輯并記錄在案，全面檢驗電廠重要節(jié)點的線路接線方式，落實電氣設備的制度化運行維護管理工作；提升設備故障的處理效率，及時發(fā)現(xiàn)電廠電氣設備的具體故障問題，迅速開展故障分析以及處理，及時梳理經(jīng)驗教訓，做好經(jīng)驗反饋的總結整理。

綜上，通過電廠巡視工作日?；?、管理工作定制化、保護系統(tǒng)智能化、維護工作延展化，必將提升故障排查力度、提高故障處理效率，降低電氣設備故障率、增強電氣系統(tǒng)平穩(wěn)運行質量，保障電力系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運行。