魏晨曦

（國(guó)電福州發(fā)電有限公司，福建 福清 350200)

高壓側(cè)故障廠用電快切裝置未啟動(dòng)的原因分析

魏晨曦

（國(guó)電福州發(fā)電有限公司，福建 福清 350200)

介紹了廠用備用電源在機(jī)組安全運(yùn)行方面的重要作用，分析了一起主變高壓側(cè)單相接地故障引起機(jī)組保護(hù)跳閘時(shí)廠用電快切裝置未啟動(dòng)的原因，根據(jù)實(shí)際情況提出了二次方面的改造方案，最后指出在設(shè)計(jì)廠用電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)重視電源的獨(dú)立性。

廠用電；快切裝置；備用電源；接線方式

0 引言

作為發(fā)電廠廠用工作電源故障或檢修時(shí)的后備電源，廠用備用電源在保障機(jī)組事故情況或啟、停機(jī)時(shí)的安全運(yùn)行方面起著至關(guān)重要的作用。備用電源設(shè)計(jì)不合理有可能造成特殊工況下廠用電源丟失，進(jìn)一步擴(kuò)大事故。本文介紹一起發(fā)電廠主變高壓側(cè)單相接地時(shí)廠用電快切裝置未啟動(dòng)的故障，分析了故障原因并提出相應(yīng)的解決方案。

1 事故經(jīng)過

某日，天降蒙蒙細(xì)雨，某電廠1號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行，突然一聲巨響，該機(jī)組主變高壓側(cè)A相套管閃絡(luò)擊穿，1號(hào)機(jī)組發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作跳閘，該機(jī)組所帶的3段母線6 kV 1A段，6 kV 1B段及6 kV脫硫A段工作電源進(jìn)線開關(guān)跳閘；而備用電源進(jìn)線開關(guān)均未啟動(dòng)聯(lián)鎖合閘。運(yùn)行人員立即發(fā)模擬合閘指令使其合閘，1號(hào)機(jī)組廠用電源短時(shí)丟失。

2 快切裝置啟動(dòng)方式及切換判據(jù)

該電廠廠用電采用ABB公司生產(chǎn)的SUE3000型快切裝置，主要有4種啟動(dòng)方式：(1)手動(dòng)啟動(dòng)，即人為從設(shè)備上或遠(yuǎn)方發(fā)快切指令，為并聯(lián)切換；(2)保護(hù)啟動(dòng)，即當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)由保護(hù)裝置啟動(dòng)快切，為同時(shí)切換；(3)開關(guān)偷跳啟動(dòng)，即由開關(guān)輔助接點(diǎn)變位啟動(dòng)快切，為串聯(lián)切換；(4)低電壓?jiǎn)?dòng)(此次故障前未啟用該功能)，即相應(yīng)進(jìn)線的低電壓信號(hào)可啟動(dòng)快切，為串聯(lián)切換。

快切裝置切換的4個(gè)判據(jù)：(1)母線電壓和備用饋線電壓的相角差判據(jù)；(2)母線電壓和備用饋線電壓的頻率差判據(jù)；(3)備用饋線電壓正常判據(jù)；(4)母線電壓判據(jù)。

3 快切裝置未啟動(dòng)原因分析

該故障發(fā)生后，首先假設(shè)為快切裝置切換失敗。查看快切裝置歷史記錄及其內(nèi)部錄波等數(shù)據(jù)，并未發(fā)現(xiàn)有此次切換記錄，排除切換失敗的可能。由于是3套裝置的共性問題，且快切裝置沒有切換記錄，判斷可能為快切裝置未收到啟動(dòng)指令，或是同時(shí)收到閉鎖指令。從回路分析，主變高壓側(cè)接地發(fā)生時(shí)，快切裝置的啟動(dòng)指令及閉鎖指令只可能來自發(fā)變組保護(hù)裝置。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置進(jìn)行多次故障再現(xiàn)模擬試驗(yàn)，快切裝置均未收到任何閉鎖指令且切換正確，因此否定了上述假設(shè)。

調(diào)出1號(hào)機(jī)組故障錄波，將其與實(shí)際工況及模擬工況進(jìn)行對(duì)比，最終發(fā)現(xiàn)根源所在。由于啟備變的特殊接入方式(見圖1)，即啟備變高壓側(cè)與主變高壓側(cè)位于同一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)主變高壓側(cè)A相套管發(fā)生閃絡(luò)故障時(shí)，500 kVⅠ段母線A相電壓明顯降低，幾乎為零。該電壓同時(shí)又是啟備變高壓側(cè)A相電壓，造成啟備變低壓側(cè)電壓不正常，不符合快切裝置的備用電壓正常判據(jù)。因此，在保護(hù)啟動(dòng)快切前，快切裝置就已檢測(cè)到該電壓異常，并將快切裝置閉鎖；且由于保護(hù)啟動(dòng)快切裝置的方式為同時(shí)切換，在保護(hù)啟動(dòng)快切裝置時(shí)，主變高壓開關(guān)才收到分閘指令，500 kV系統(tǒng)故障還未完全切除，閉鎖仍然存在，不具備切換條件，所以3套快切裝置均未執(zhí)行此次切換。故障切除后，備用電源恢復(fù)正常，閉鎖命令隨之復(fù)歸，因而在查找故障時(shí)快切裝置顯示正常。另外，快切裝置無內(nèi)部錄波及歷史記錄的原因是：裝置已被閉鎖，未啟動(dòng)切換，所以未啟動(dòng)任何記錄。

圖1 主接線方式

4 改進(jìn)措施

由于該電廠啟備變無獨(dú)立電源，當(dāng)發(fā)生主變高壓側(cè)接地故障時(shí)，廠用電快切裝置未進(jìn)行切換，引發(fā)了廠用電源短時(shí)丟失的故障。通過對(duì)該故障進(jìn)行分析，得知該廠所有快切裝置均存在此安全隱患。

改進(jìn)方法：可從其他地方引入啟備變電源，因該廠地理位置特殊及改進(jìn)需龐大資金，此種方法實(shí)際上無法實(shí)現(xiàn)；故而只能在二次方面進(jìn)行改進(jìn)，以完善切換功能及方便故障判斷?，F(xiàn)對(duì)全廠6套快切裝置進(jìn)行改造，具體的措施如下。

(1) 啟用快切裝置的低電壓?jiǎn)?dòng)功能，并對(duì)相關(guān)二次回路進(jìn)行修改，以保證當(dāng)備用電源恢復(fù)正常后快切裝置能進(jìn)行低電壓補(bǔ)充切換，此時(shí)已不能保證快切及時(shí)率。由母線PT柜發(fā)出一含PT斷線閉鎖的低電壓?jiǎn)?dòng)信號(hào)給快切裝置，該信號(hào)在母線低電壓時(shí)持續(xù)發(fā)送直至系統(tǒng)電壓恢復(fù)。在收到該啟動(dòng)信號(hào)后，快切裝置與斷路器位置聯(lián)合判斷，當(dāng)6 kV母線電壓低于40 %時(shí)，再發(fā)出一合備用電源斷路器的命令。

(2) 增加快切裝置內(nèi)部的保護(hù)啟動(dòng)命令觸發(fā)內(nèi)部錄波的功能，確保在快切判據(jù)滿足及閉鎖時(shí)均能啟動(dòng)內(nèi)部錄波，以便進(jìn)行事故分析。

(3) 當(dāng)快切裝置檢測(cè)到備用電源電壓低時(shí)，發(fā)出一告警信號(hào)至機(jī)組錄波屏，為異常情況提供判斷依據(jù)。

5 結(jié)束語

此次廠用電短時(shí)失電故障，是在備用電源與工作電源未完全獨(dú)立的特殊主接線方式下的共性故障，其根本解決措施是使備用電源取自另一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。因此，在廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，應(yīng)將備用電源的獨(dú)立性作為首要考慮的問題，給予高度重視。其他措施只能作為故障發(fā)生時(shí)防止其進(jìn)一步擴(kuò)大為事故的補(bǔ)救措施。

2015-06-25。

魏晨曦(1984-)，女，工程師，主要從事火電廠電力系統(tǒng)二次設(shè)備檢修工作，email：wei.cx@163.com。