某電廠6 kV電源進線開關(guān)誤跳事故分析及處理

徐靖飛，路軍鋒，馬成久，鄭 晨

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

某電廠在分系統(tǒng)調(diào)試階段，準備進行“6 kV主油泵高壓電動機”單體考核試驗，DCS遠方啟動電動機后發(fā)生6 kV B段電源進線開關(guān)跳閘。經(jīng)檢查6 kV主油泵電動機高壓開關(guān)綜保裝置無動作報警，6 kV B段電源進線開關(guān)無動作報警，DCS畫面無任何故障報警。本文對事故的各個環(huán)節(jié)進行分析，找出事故原因并總結(jié)經(jīng)驗，為避免再次出現(xiàn)類似事故提出建議。

1 主設(shè)備概況

廠用6 kV高壓開關(guān)柜為順特電氣設(shè)備有限公司生產(chǎn)并組裝的KYN28A-12(Z) 鎧裝型移開式戶內(nèi)交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。6 kV電源進線開關(guān)保護裝置配備金智科技WDZ-5211線路保護測控裝置、芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置的主控單元。6 kV主油泵電動機高壓開關(guān)保護裝置配備金智科技WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置。

2 事故經(jīng)過

2020年6月1日09：18：14，6 kV母線由6 kV B段電源進線開關(guān)單電源正常供電。運行人員經(jīng)就地檢查合格后在DCS合6 kV主油泵高壓開關(guān)。6 kV主油泵啟動后發(fā)現(xiàn)6 kV主油泵高壓開關(guān)合閘同時，6 kV B段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)均發(fā)生跳閘，運行人員在就地兩開關(guān)柜檢查發(fā)現(xiàn)保護裝置無動作報警信號，面板無異常。

2020年6月1日15：29：48，經(jīng)建設(shè)單位、生產(chǎn)單位、安裝單位、調(diào)試單位、監(jiān)理單位開會討論決定，首先檢查6 kV母線、6 kV主油泵電動機電纜、6 kV主油泵電動機一次絕緣值，絕緣測試無故障后恢復(fù)系統(tǒng)供電，并重新進行主油泵工頻啟動，檢查6 kV B段電源進線開關(guān)是否跳閘。經(jīng)送電操作后動作情況與上午一致。

經(jīng)故障錄波記錄文件檢查，如圖1所示，6 kV主油泵電動機啟動時最大電流為A相2.1 kA、B相1.4 kA、C相1.8 kA，電動機啟動時6 kV母線電壓為A相3.56 kV、B相3.48 kV、C相3.54 kV，跳閘時間為46 ms。三相電流均衡未見故障，一次絕緣值合格，由此得出結(jié)論：此次跳閘為開關(guān)誤動。故障錄波記錄文件如圖1所示。

圖1 故障時6 kV母線電壓與進線電流

3 動作分析

2020年6月1日16：02：00，再次討論事故原因。討論分析原因結(jié)果如下[1]。

a.6 kV B段電源進線開關(guān)WDZ-5211線路保護測控裝置定值不合理，導(dǎo)致工頻啟動時保護裝置故障跳閘。

b.因就地急停按鈕接入跳閘回路，由于接線不當(dāng)導(dǎo)致6 kV B段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘。

c.DCS系統(tǒng)邏輯存在寄生回路，DCS經(jīng)錯誤邏輯保護跳6 kV B段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)。

d.6 kV B段電源進線開關(guān)繼電保護裝置測量回路問題導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

e.6 kV B段電源進線開關(guān)的弧光保護裝置誤動導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

由于現(xiàn)場廠用電需要恢復(fù)，隨即將6 kV B段電源進線開關(guān)恢復(fù)送電。而未受電的6 kV A段電源進線開關(guān)與已受電的6 kV B段電源進線開關(guān)回路設(shè)計完全一致，定值整定一致，于是決定通過對未受電的6 kV A段電源進線開關(guān)進行模擬試驗，從而發(fā)現(xiàn)開關(guān)誤跳閘原因[2]。試驗步驟如下。

a.現(xiàn)場將6 kV A段電源進線開關(guān)拉至試驗位合閘，調(diào)試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀模擬6 kV主油泵運行時電壓電流，其中三相電壓為系統(tǒng)電壓59 V(TV變比為6/0.1 kV)，電流由0升至1.1 A(TA變比為2000/1 A)，未發(fā)現(xiàn)裝置有任何故障現(xiàn)象。并對6 kV A段電源進線開關(guān)WDZ-5211線路保護測控裝置進行校驗。通過重新校驗WDZ-5211線路保護測控裝置的過流速斷保護、差動保護試驗發(fā)現(xiàn)WDZ-5211線路保護測控裝置動作正常，跳閘正確，動作報警、指示正確，DCS信號采集正確[3]。由此得出6 kV B段電源進線開關(guān)不是由于線路保護裝置的定值不合理或誤動導(dǎo)致[4]。

b.現(xiàn)場將6 kV A段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)拉至試驗位合閘。就地按下6 kV主油泵急停按鈕，隨后6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘，6 kV A段電源進線開關(guān)未動作。安裝人員檢查二次回路接線也未見有寄生回路存在，由此判斷不是由于就地急停按鈕接線不當(dāng)導(dǎo)致6 kV B段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘。

c.現(xiàn)場將6 kV A段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)拉至試驗位合閘，由DCS系統(tǒng)分別發(fā)出6 kV A段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)分閘指令，隨后檢查DCS歷史記錄，結(jié)果為發(fā)出的分閘指令記錄與開關(guān)分閘反饋記錄均正確，而發(fā)生事故時DCS系統(tǒng)只收到分閘位置反饋記錄，并沒有分閘指令記錄，由此判斷不是DCS系統(tǒng)造成的6 kV A段電源進線開關(guān)與6 kV主油泵高壓開關(guān)分閘。

d.現(xiàn)場將6 kV A段電源進線開關(guān)拉至試驗位合閘，調(diào)試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀對WDZ-5211線路保護測控裝置的電流保護回路與電流測量回路進行通道校驗，試驗結(jié)果為保護裝置采樣正確，采樣誤差滿足使用要求，由此排除6 kV B段電源進線開關(guān)繼電保護裝置測量回路問題導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

e.現(xiàn)場將6 kV A段電源進線開關(guān)拉至試驗位合閘，調(diào)試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀對芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置進行模擬量校驗。當(dāng)電流由0 A升至1.1 A(TA變比為2000/1 A)時，6 kV A段電源進線開關(guān)發(fā)生跳閘，面板無任何報警信號顯示，DCS系統(tǒng)未收到弧光保護動作報警信號，現(xiàn)象與事故發(fā)生時情況一致。經(jīng)檢查，芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置保護動作邏輯主要判據(jù)為弧光，為了避免誤判，增加了電流增量作為輔助判據(jù)。當(dāng)裝置檢測到弧光同時電流滿足要求才會發(fā)出跳閘指令，并顯示故障發(fā)生位置?；」獗Ｗo裝置原理圖見圖2。而現(xiàn)場只滿足電流增量一個條件的情況下發(fā)生跳閘，判斷為弧光保護裝置為按照邏輯說明判斷故障。當(dāng)6 kV主油泵啟動時，弧光保護裝置電流輔助判據(jù)定值設(shè)定為0.2In(額定In=5A)，啟動電流一次值達到2.1 kA，二次電流為1.05A，超過弧光保護輔助電流判據(jù)條件1A發(fā)生跳閘，并未發(fā)出動作報警信號。

圖2 弧光保護裝置邏輯簡圖

為深度確認弧光保護裝置邏輯錯誤問題，現(xiàn)場試驗在不增加電流輔助判據(jù)的情況下，在弧光采集探頭增加光源，試驗結(jié)果為當(dāng)光照條件達到弧光定值時發(fā)生跳閘，并未發(fā)出動作報警信號，面板無動作信號。由此確定因弧光保護裝置未按照保護邏輯判斷故障，導(dǎo)致6 kV B段電源進線開關(guān)誤動作。

f.6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘回路分為WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置跳閘、DCS遠方手動分閘、就地急停按鈕跳閘與主油泵高壓變頻器重故障跳閘[5]。

現(xiàn)場通過對WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置的保護校驗、對6 kV主油泵高壓開關(guān)的傳動試驗得出結(jié)果，WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置動作正確，報警信號反饋正確，DCS遠方手動分閘與急停按鈕跳閘正確，反饋正確。而6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘最有可能為主油泵高壓變頻器重故障聯(lián)鎖跳閘。于是分析當(dāng)6 kV B段電源進線開關(guān)因弧光保護裝置誤動跳閘后廠用電失電，而6 kV主油泵高壓變頻器控制電源取自6 kV B段廠用變壓器下級PC段母線。6 kV B段母線失電時，6 kV B段廠用PC段同時失電，6 kV主油泵高壓變頻器控制電源消失導(dǎo)致6 kV主油泵高壓開關(guān)跳閘。經(jīng)調(diào)取DCS系統(tǒng)歷史曲線記錄得到結(jié)果(DCS系統(tǒng)歷史曲線記錄如圖3所示)。

15:29:50.030，DCS發(fā)出6 kV主油泵高壓開關(guān)合閘指令，隨后6 kV主油泵高壓開關(guān)合閘。

15:29:50.145，DCS收到6 kV B段電源進線開關(guān)分閘反饋信號，廠用電失電。

15:29:58.420， DCS收到6 kV主油泵高壓變頻器重故障信號。

15:29:58.325，收到6 kV主油泵高壓開關(guān)儲能完畢信號。

15:29:58.483，收到6 kV主油泵高壓開關(guān)分閘反饋信號。

圖3 DCS系統(tǒng)歷史曲線記錄

由此得出結(jié)論，當(dāng)6 kV B段電源進線開關(guān)因弧光保護裝置誤動跳閘8 s后，6 kV主油泵高壓開關(guān)因主油泵高壓變頻器控制電源失電，導(dǎo)致主油泵高壓變頻器重故障跳閘。

據(jù)當(dāng)時運行反饋信息，由于6 kV主油泵高壓開關(guān)工頻首次受電，運行操作人員在6 kV主油泵高壓開關(guān)合閘時撤出6 kV配電室，運行人員通過聽到的聲音判斷出6 kV主油泵高壓開關(guān)與6 kV B段電源進線開關(guān)同時跳閘。從DCS歷史記錄查詢得知，6 kV主油泵高壓開關(guān)分閘與儲能電動機儲能完畢聲音幾乎重合，導(dǎo)致運行人員對開關(guān)狀態(tài)有所誤判。

4 解決方法

暫時將弧光保護裝置退出運行，并聯(lián)系廠家重新發(fā)送2臺滿足設(shè)計要求與邏輯要求的弧光保護裝置。收到裝置后按要求校驗弧光保護裝置，滿足設(shè)計要求與邏輯要求后更換舊的弧光保護裝置。

同時更改設(shè)計，將弧光保護跳閘回路由手動跳閘回路更改為非電量保護跳閘回路。更改設(shè)計后弧光保護裝置動作后會在WDZ-5211線路保護測控裝置留下保護動作記錄，解決弧光保護裝置動作后就地面板無動作指示問題，方便故障排查。

提高運行人員現(xiàn)場操作水平，發(fā)生故障后不慌忙、有秩序檢查開關(guān)狀態(tài)，仔細檢查DCS歷史記錄幫助事故分析[6]。

5 結(jié)束語

某電廠6 kV B段電源進線開關(guān)跳閘是由于弧光保護裝置保護邏輯問題導(dǎo)致的誤動跳閘，廠用電失電，發(fā)生一系列聯(lián)鎖保護跳閘。國內(nèi)生產(chǎn)的弧光保護裝置一般在單體調(diào)試階段由廠家配合完成。由于對該裝置不夠重視，導(dǎo)致在校驗不合格的情況下投入使用，在運行中發(fā)生誤動作，并不能在第一時間發(fā)現(xiàn)、排除故障。因此，必須重視任何保護裝置到現(xiàn)場后的校驗傳動工作，不能通過廠家報告就盲目投入使用，采用正確的試驗措施，有效避免保護裝置誤動作的現(xiàn)象再次發(fā)生[7]。