一起發(fā)電機(jī)解列操作造成停電事故的原因分析與處理

劉遠(yuǎn)杰

（瑞科際再生能源股份有限公司，福建廈門361000）

1 項目概況

reCulture生活垃圾資源示范廠是廈門市為推進(jìn)生活垃圾無害化、資源化和減量化而重點建設(shè)的垃圾資源再生綜合示范工程。項目采用reCulture專有工藝技術(shù)，建成后具備處理城市生活垃圾1 200 t/d和餐廚垃圾500 t/d的能力，并配套再生生物質(zhì)燃料焚燒發(fā)電廠和沼氣發(fā)電機(jī)組。一期工程發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量為8 MW，其中，再生纖維燃料焚燒發(fā)電廠10 kV汽輪發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量6 MW，生活垃圾污水及餐廚垃圾厭氧處理配套400 V沼氣發(fā)電機(jī)組2×1 MW；一期二階段新增3×1 MW沼氣發(fā)電機(jī)，二期新增2×1 MW沼氣發(fā)電機(jī)、6 MW汽輪發(fā)電機(jī)。已在運(yùn)一期上下網(wǎng)共建一回10 kV進(jìn)線，由東固開閉所10 kV Ⅰ段907引進(jìn)示范廠，廠內(nèi)采用10 kV單母線分段接線方式，通過900母聯(lián)斷路器將母線分為Ⅰ、Ⅱ段；餐廚垃圾預(yù)處理及其他用電接瑞科Ⅰ回Ⅰ段母線運(yùn)行（400 V沼氣發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器升壓至10 kV后接入Ⅰ段母線）；生活垃圾焚燒電廠用電及汽輪發(fā)電機(jī)接瑞科Ⅰ回Ⅱ段母線運(yùn)行。

項目特點：綜合性強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜。汽輪發(fā)電機(jī)配備完備的勵磁、同期、解列等控制系統(tǒng)，具備孤島及非常態(tài)解網(wǎng)運(yùn)行能力；一期沼氣發(fā)電機(jī)因勵磁方式及未配套能源管理系統(tǒng)PMS等因素，僅具備單機(jī)并網(wǎng)或跟隨汽輪發(fā)電機(jī)小網(wǎng)運(yùn)行能力。該項目電氣系統(tǒng)主接線圖如圖1所示。

2 事故經(jīng)過

2017年1月6日事故發(fā)生前，10 kV瑞科Ⅰ回Ⅰ段和Ⅱ段與公網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行正常，02：53，接值長令汽輪發(fā)電機(jī)降負(fù)荷準(zhǔn)備解列（約0.2 MW），沼氣發(fā)電機(jī)正常發(fā)電，除備用回路，其余變壓器及電機(jī)高壓柜均在運(yùn)行狀態(tài)。事故發(fā)生時，電氣運(yùn)行人員正常解列發(fā)電機(jī)，操作執(zhí)行完畢后延時數(shù)秒，全廠失電，沼氣發(fā)電機(jī)停運(yùn)，02：54，引風(fēng)機(jī)失壓跳閘（電動機(jī)失壓保護(hù)）。事故造成全廠停電5 min，汽輪機(jī)及鍋爐系統(tǒng)啟動緊急措施，各車間生產(chǎn)受影響。

3 原因分析

圖1 項目電氣系統(tǒng)主接線圖

事故發(fā)生過程中，示范廠10 kV高壓自動化監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)發(fā)出：引風(fēng)機(jī)914失壓保護(hù)動作（延時5 s)跳閘、發(fā)電機(jī)非電量Ⅰ和非電量Ⅱ跳閘、勵磁跳閘、汽輪發(fā)電機(jī)解網(wǎng)等“遙信變位”的報警聲。短時內(nèi)的信息量大而繁雜，無法確認(rèn)事故的先后順序。

首先，調(diào)取自動化系統(tǒng)相關(guān)電壓曲線，901與917電壓同軸對比曲線如圖2所示，曲線顯示：進(jìn)線柜901與發(fā)電機(jī)917電壓曲線呈同一時間下降，疑似同時發(fā)生?？紤]到曲線采集的設(shè)定周期為30 s，且事故發(fā)生時間短，再調(diào)取自動化監(jiān)控系統(tǒng)SOE數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示：02：54：07，進(jìn)線柜901分閘；02：54：18，發(fā)電機(jī)917手動分閘；02：54：28，引風(fēng)機(jī)914低電壓保護(hù)動作等一連串動作。時序上為進(jìn)線柜901先動作導(dǎo)致系統(tǒng)孤島運(yùn)行（與當(dāng)班電氣操作人員陳述矛盾），結(jié)合進(jìn)線柜901為非保護(hù)動作的操作分閘，初步分析事故原因為操作人員誤操作：發(fā)電機(jī)解列過程中操作錯誤，本應(yīng)操作發(fā)電機(jī)保護(hù)柜IP2，而操作相鄰的進(jìn)線保護(hù)柜IP3（二者位置相鄰、操作開關(guān)位置相同)；而后為掩蓋操作失誤，緊急分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)917，進(jìn)而導(dǎo)致沼氣發(fā)電機(jī)（不能孤島運(yùn)行）失去同步源而診斷為電網(wǎng)故障停機(jī)，導(dǎo)致全廠失電。

圖2 901與917電壓同軸對比曲線

上述初步判斷無法解釋901誤操作時間與全廠失電的時間差問題，為此綜合事故過程中廠內(nèi)負(fù)荷曲線可知：在解列操作前沼氣發(fā)電量與廠內(nèi)用電負(fù)荷基本一致，表現(xiàn)為進(jìn)線柜901柜電流和功率接近零，901與917柜功率曲線如圖3所示，解釋了901誤操作而廠內(nèi)10 kV系統(tǒng)仍正常的情況，系沼氣發(fā)電跟隨汽輪機(jī)發(fā)電（微小輸出功率，僅提供電壓、頻率的同步源與無功功率自穩(wěn)輸出）直到發(fā)電機(jī)917分閘后全廠失電。

綜合上述分析，可最終判斷事故原因：主因為電氣人員解列過程中未遵守操作規(guī)程及認(rèn)真執(zhí)行操作票，誤操作進(jìn)線柜901后企圖掩蓋失誤；其次是沼氣發(fā)電機(jī)不能自穩(wěn)定孤島運(yùn)行；再次是電氣人員對系統(tǒng)理解認(rèn)識不夠（本可通過及時同期901后再解列汽輪發(fā)電機(jī)，避免發(fā)生大范圍停電事故）和值長監(jiān)督不到位。

4 事故處理與措施

針對上述事故原因，電廠制定的事故防范措施如下：（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)柜與進(jìn)線柜保護(hù)柜正面掛大標(biāo)牌標(biāo)識，同時鑒于進(jìn)線柜901保護(hù)柜操作極少，柜門采用臨時封條封堵措施，防止誤操作；（2）加強(qiáng)人員教育和系統(tǒng)培訓(xùn)；（3）對出現(xiàn)事故的當(dāng)班值長和電氣運(yùn)行人員分別給予嚴(yán)重警告和記大過的處分。

圖3 901與917柜功率曲線

5 后續(xù)工作規(guī)劃啟示

本次事故客觀原因為系統(tǒng)容錯性和自穩(wěn)性不足（沼氣發(fā)電系統(tǒng)無法孤島運(yùn)行），在餐廚一期二階段及項目二期實施階段（一期二階段新增3×1 MW沼氣發(fā)電機(jī)，二期新增2×1 MW沼氣發(fā)電機(jī)、6 MW汽輪發(fā)電機(jī)），增設(shè)一套能源管理系統(tǒng)PMS，對5+2發(fā)電機(jī)組及用電負(fù)荷統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，以此作為本項目擴(kuò)建工作的重點。

6 結(jié)語

目前生物質(zhì)能源再生發(fā)電項目，尤其是在生活垃圾與餐廚垃圾協(xié)同的綜合處理項目發(fā)展趨勢下，普遍存在裝機(jī)容量大小不一、電壓等級不一、機(jī)組類型和數(shù)量多等缺陷。本次事故的處理過程及防范措施，為該類項目系統(tǒng)的自穩(wěn)控制設(shè)計提出了新的思路，在類似工程規(guī)劃設(shè)計初期，應(yīng)予以重點關(guān)注。