火力發(fā)電廠保安段零序保護(hù)動(dòng)作跳閘分析

高秉懿，李養(yǎng)俊，何子春，曹 森，賀室衡

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

依據(jù)GB 50660-2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》，200 MW 級(jí)及以上的機(jī)組應(yīng)設(shè)置交流保安電源。交流保安電源為廠內(nèi)所有Ⅰ類負(fù)荷供電，在事故工況下保證機(jī)組安全停運(yùn)，對(duì)設(shè)備安全及人身安全起著至關(guān)重要的作用。

某330 MW 火力發(fā)電廠2 號(hào)發(fā)電機(jī)額定有功功率為330 MW，發(fā)電機(jī)出口電壓為20 kV。2 號(hào)高廠變額定容量為50 MVA，額定電壓為20（1±2×2.5%）kV/6.3 kV-6.3 kV。380 V 工 作PC 2A、2B 段分別通過MCC 2A、MCC 2B 段進(jìn)線開關(guān)給380 V 保安MCC 2A、MCC 2B 段母線供電，保安MCC 2A 段、保安MCC 2B 段除2 號(hào)柴油發(fā)電機(jī)外無其它備用電源接入，如圖1所示。

圖1 2 號(hào)發(fā)電機(jī)組廠用電保安段系統(tǒng)圖

圖2 故障點(diǎn)情況

1 事件概況

2023 年某日16 時(shí)07 分該廠2 號(hào)機(jī)組保安MCC 2A 段失電，2 號(hào)機(jī)組A、B、C 磨煤機(jī)潤滑油站油泵跳閘，鍋爐MFT 動(dòng)作，聯(lián)跳汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。

2 原因分析

2.1 設(shè)備檢查

事故發(fā)生后，對(duì)就地設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)2號(hào)鍋爐房12.6 m B 側(cè)事故照明控制箱零接地排有燒蝕痕跡，經(jīng)絕緣檢查，照明負(fù)載側(cè)電纜接地電阻為0 MΩ，判斷該點(diǎn)為保安MCC 2A 段零序保護(hù)動(dòng)作的接地故障點(diǎn)。

保安MCC 2A 段失電前負(fù)荷電流波動(dòng)較大，如圖3 所示。此波動(dòng)是接于保安MCC 2A 段的鍋爐房電梯啟動(dòng)所致，可以判斷在重載情況下，波動(dòng)將會(huì)更大。

圖3 保安MCC 2A 段失電前負(fù)荷電流曲線

由于保安MCC 2A 段工作電源進(jìn)線斷路器未配置零序保護(hù)，采用JL-8D 型電流繼電器作外接零序電流繼電器，電流繼電器零序電流保護(hù)定值為0.5 A，延時(shí)為2 s，速動(dòng)電流設(shè)置為5 A。

2.2 事件過程分析

2 號(hào)機(jī)組鍋爐房12.6 m B 側(cè)事故照明控制箱引出線發(fā)生接地故障，～導(dǎo)致零排接線燒蝕，引起保安MCC 2A 段進(jìn)線斷路器零序電流突變增大，且運(yùn)行過程中保安MCC 2A 段零序電流及不平衡電流基數(shù)較大，綜合因素導(dǎo)致了保安MCC 2A 段零序電流大幅增加。保安MCC 2A 段零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流按額定電流的0.21 倍、斷路器額定電流0.16 倍整定，未考慮可靠性系數(shù)，與導(dǎo)則要求不符[1]（不平衡電流按0.2 ～0.5 倍額定電流整定，可靠系數(shù)取1.3 ～1.5），在運(yùn)行中受不平衡和零序電流波動(dòng)影響，導(dǎo)致保安MCC 2A 段進(jìn)線斷路器外接電流繼電器零序電流保護(hù)動(dòng)作，造成保安MCC 2A 段失電。

保安MCC 2A 段失電后，接引在該段上的A、B、C 磨煤機(jī)潤滑油站交流單電源失電，造成磨煤機(jī)跳閘，進(jìn)而引發(fā)鍋爐MFT 動(dòng)作，聯(lián)跳汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，造成停機(jī)事故。

3 主要問題

1）保安MCC 2A 段進(jìn)線斷路器不具備零序保護(hù)功能，外接一臺(tái)JL-8D 型電流繼電器，由于安裝位置較為隱蔽，在維護(hù)中出現(xiàn)遺漏，未進(jìn)行保護(hù)定值的正確整定和校驗(yàn)。

2）保安段未設(shè)計(jì)備用電源。正常運(yùn)行時(shí)保安母線段應(yīng)由本機(jī)組的低壓明備用或暗備用動(dòng)力中心供電，當(dāng)確認(rèn)本機(jī)組動(dòng)力中心真正失電后應(yīng)能切換到交流保安電源供電[2]。由于保安段未設(shè)計(jì)備用電源，當(dāng)保安段進(jìn)線跳閘后，自動(dòng)聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)，但受限于柴油發(fā)電機(jī)組的延時(shí)帶負(fù)荷能力，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

3）磨煤機(jī)潤滑油站為單電源供電，在該電源失去后直接導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘，進(jìn)而引發(fā)鍋爐MFT 動(dòng)作。3 臺(tái)磨煤機(jī)（A、B、C）潤滑油站由同一保安段（保安MCC 2A 段）供電，重要電源配置不合理。

4）保安MCC 2A 段不平衡電流大，反映出三相負(fù)荷分配不合理，零序損耗大。

4 防范措施

1）優(yōu)化低壓廠用電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置，特別是380 V 開關(guān)柜零序電流繼電器定值整定的合理性以及零序電流互感器的變比容量的匹配性，保證零序電流保護(hù)的正確可靠[3]。另外，為了提高零序保護(hù)動(dòng)作可靠性和便于整定維護(hù)管理，擇機(jī)更換為同型帶零序保護(hù)框架斷路器。

2）優(yōu)化機(jī)組重要輔機(jī)油站電源配置，對(duì)單電源供電或雖是雙電源但無法自動(dòng)切換的系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行改造，保證在電源失去或波動(dòng)情況下能夠自動(dòng)切換至備用電源，保證重要輔機(jī)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3）排查PC 段及MCC 段上重要負(fù)荷是否布置在同一段母線，重要負(fù)荷電源需交叉配置，防止一段母線失電導(dǎo)致所有重要負(fù)荷全部失電。

4）排查重要輔機(jī)接觸器或開關(guān)是否有自保持功能[4]，評(píng)估不保持接觸器對(duì)機(jī)組運(yùn)行可靠性影響，對(duì)可能存在影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的，進(jìn)行技改更換。

5）對(duì)保安段進(jìn)行改造，增加保安段備用電源，提高保安電源的可靠性[5]。

6）排查380 V 各配電段三相負(fù)荷的平衡性，對(duì)不平衡電流或零序電流較大的配電段的單相負(fù)荷進(jìn)行移位，盡可能保證三相電壓、電流平衡，減少零序損耗。

5 結(jié)語

保安段所接負(fù)荷為全廠最重要的負(fù)荷，一旦失電會(huì)引起人身和設(shè)備事故。低壓廠用設(shè)備較多，日常維護(hù)較為繁瑣，極易忽略且故障不易被發(fā)現(xiàn)。此次事故暴露出諸多典型問題，在設(shè)計(jì)階段的缺陷為事故的發(fā)生埋下了隱患，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)消除，從而進(jìn)一步保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。