某垃圾焚燒電廠主變跳閘事故分析

杜靈亮

關(guān)鍵詞：變壓器;過電流;跳閘

0引言

升壓變壓器是發(fā)電廠電氣設(shè)備中的主設(shè)備之一，主變?nèi)萘枯^大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行可靠性要求高，所以設(shè)置了不同類別的保護(hù)裝置，以保障其安全運(yùn)行。主變微機(jī)保護(hù)配置有電量保護(hù)和非電量保護(hù)兩類，在某次主變跳閘事故中，工作人員檢查了二次接線回路，未發(fā)現(xiàn)回路灼傷等異?，F(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)重瓦斯、壓力釋放之類的非電量信號(hào)，僅有差動(dòng)保護(hù)、電流保護(hù)等電量保護(hù)動(dòng)作。因此，本文結(jié)合事件動(dòng)作記錄、保護(hù)定值和保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，分析此次事故原因，提出處理措施，希望以后可以盡力避免同類事件的發(fā)生。

1變跳閘事故

1.1電廠基本情況

垃圾焚燒電廠設(shè)置1臺(tái)焚燒爐和1臺(tái)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV;升壓站設(shè)置1臺(tái)升壓變壓器，升壓至35kV，經(jīng)371開關(guān)送入電網(wǎng)。10kV側(cè)為單母線結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)通過發(fā)電機(jī)出口斷路器連接至10kV母線。電氣主接線如圖1所示。

1.2事故經(jīng)過

2020年2月10日，雷雨天氣，電廠內(nèi)主變高壓側(cè)371開關(guān)跳閘，開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器A相損壞。事發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組未投入，由電網(wǎng)提供廠用電。

當(dāng)天16：40二值接班，監(jiān)盤過程中，發(fā)現(xiàn)10kV電壓偏低，其中AC相最低時(shí)達(dá)9.45kV，在此期間值班員一直注意10kV電壓的變化情況。16：53集控室照明燈熄滅，后臺(tái)警鈴響、報(bào)警信號(hào)發(fā)出，35kV主變高壓側(cè)371開關(guān)、低壓側(cè)001開關(guān)跳閘，#1鍋爐變073開關(guān)失電未跳閘，400V廠用電失電，廠區(qū)事故照明自動(dòng)切換為蓄電池供電。運(yùn)行人員到高低壓配電室進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)高低壓配電室有異味，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)主變高壓側(cè)371開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器A相已損壞，值班人員立即將事件經(jīng)過匯報(bào)地調(diào);地調(diào)下令將主變高壓側(cè)371開關(guān)轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài)。

當(dāng)天17：30斷開高低壓配電室所有負(fù)荷開關(guān)，做好相關(guān)安全措施后，組織人員開展施工電源臨時(shí)搭接至化水工作電源開關(guān)，廠用電恢復(fù)正常供電。

現(xiàn)場(chǎng)檢查照片如圖2～5所示。從圖中可看出，避雷器A相已被擊穿損壞，避雷器底座也已經(jīng)損毀發(fā)黑，后柜門和絕緣子也遭到不同程度的燒傷。

避雷器自身仍存在過電壓防護(hù)問題，如果過電壓進(jìn)入避雷器保護(hù)動(dòng)作區(qū)，超出其過電壓承受能力，也會(huì)導(dǎo)致避雷器損壞爆炸。

2跳閘記錄分析

2.1事故前后數(shù)值記錄

該垃圾焚燒電廠在建設(shè)階段沒有安裝電力故障錄波裝置，無法獲知故障發(fā)生前后電量信息曲線和開關(guān)量信息的變化，本次無法通過錄波波形分析判斷開關(guān)跳閘的原因，而后臺(tái)系統(tǒng)采樣周期較長(zhǎng)，對(duì)事后故障分析并無幫助。

事故發(fā)生前（0：00-16：51）電壓參數(shù)均屬于正常范圍內(nèi)，且三相電流平衡（以上參數(shù)的取點(diǎn)時(shí)問問隔為5min），無參考價(jià)值，此處不做贅述。

2.2關(guān)鍵保護(hù)裝置動(dòng)作及報(bào)警信息記錄

根據(jù)事故調(diào)查情況匯報(bào)，按時(shí)間先后順序?qū)Ω餮b置動(dòng)作情況做了如下整理。

（1）線路保護(hù)測(cè)控裝置

16：53：19.068000000ms保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，最大相電流1.091A;4050ms保護(hù)啟動(dòng)[返回]。

（2）主變保護(hù)測(cè)控屏高后備保護(hù)裝置

16：53：19.075000000ms保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，最大相電流1.748A;990ms過流I段動(dòng)作[動(dòng)作]，最大相電流3.232A，故障相別：AN;1040ms過流I段動(dòng)作[返回]。

（3）主變保護(hù)測(cè)控屏差動(dòng)保護(hù)裝置

16：53：19.076000000ms保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，10 ms差動(dòng)動(dòng)作[動(dòng)作]，A相差流1.894 A，B相差流0.001A，C相差流1.894A;A相制動(dòng)電流0.947A，B相制動(dòng)電流0.004A，C相制動(dòng)電流0.949A;1050ms差動(dòng)動(dòng)作[返回]。

（4）主變保護(hù)測(cè)控屏低后備保護(hù)裝置

16：53：20.118 0000ms保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，008005 I母PT斷線告警[動(dòng)作]，010000ms I母低壓I段動(dòng)作[動(dòng)作]，010000 msI母低壓Ⅱ段動(dòng)作[動(dòng)作]。

（5）對(duì)側(cè)變電站保護(hù)動(dòng)作情況

對(duì)側(cè)變電站過流Ⅱ段動(dòng)作，重合閘動(dòng)作并合閘成功。

2.3繼電保護(hù)分析

2.3.1有關(guān)裝置保護(hù)整定值統(tǒng)計(jì)表

（1）基本參數(shù)如表1所示。

（2）35kV線路保護(hù)測(cè)控裝置有關(guān)整定值如表2所示。

（3）主變差動(dòng)保護(hù)裝置有關(guān)整定值如表3所示。

（4）主變高后備保護(hù)裝置有關(guān)整定值如表4所示。

2.3.2有關(guān)保護(hù)裝置動(dòng)作過程分析

（1）依據(jù)動(dòng)作過程記錄情況，首先35kV線路保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，根據(jù)保護(hù)定值單，所有過電流保護(hù)投入方向均為線路方向，根據(jù)方向電流保護(hù)的動(dòng)作原理，此時(shí)短路功率從母線流向線路，判斷故障最初出現(xiàn)在35kV線路側(cè)。

（2）在35kV線路保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]間隔8ms后，主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作];幾乎同時(shí)，主變高側(cè)過流I段{0.71 A，1 s，跳兩側(cè)}保護(hù)啟動(dòng)[動(dòng)作]，主變高側(cè)過流I段投入方向指向變壓器;判斷此時(shí)電廠內(nèi)部也出現(xiàn)了故障點(diǎn)，極可能主變高壓側(cè)371開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器A相被擊穿。

（3）主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)后10 ms差動(dòng)動(dòng)作[動(dòng)作]，此時(shí)應(yīng)該跳主變兩側(cè)斷路器，但是并未成功。主變高側(cè)過流I段經(jīng)跳閘延時(shí)后動(dòng)作跳閘，斷開主變35kV高側(cè)斷路器。經(jīng)了解現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)投入情況，差動(dòng)保護(hù)出口硬壓板由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試原因并未投入，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)未能在第一時(shí)間切除主變兩側(cè)斷路器，而是通過后備保護(hù)切除的故障點(diǎn)。

（4）35 kV線路保護(hù)有保護(hù)啟動(dòng)但沒有動(dòng)作跳閘輸出，可判斷故障雖然最初出現(xiàn)在線路側(cè)，但在達(dá)到35 kV線路保護(hù)跳閘定值和跳閘延時(shí)之前，故障點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到電廠內(nèi)部，不符合35 kV線路保護(hù)方向性條件，所以35 kV線路保護(hù)最終沒有跳開斷路器。

（5）主變35 kV側(cè)開關(guān)跳開后廠用電失電，主變低壓側(cè)保護(hù)裝置低電壓保護(hù)動(dòng)作。

（6）對(duì)側(cè)變電站過流Ⅱ段動(dòng)作，且重合閘成功，過流Ⅱ段并不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，根據(jù)保護(hù)分級(jí)配合原則，推斷故障出現(xiàn)在線路上并且是瞬時(shí)故障。

綜合以上各臺(tái)保護(hù)裝置整定值以及保護(hù)裝置動(dòng)作過程，判斷當(dāng)天35kV線路遭遇雷擊導(dǎo)致線路過電壓，且擊穿了電廠371開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器A相，由于主變差動(dòng)保護(hù)出口回路硬壓板退出，最終促使主變高后備保護(hù)裝置跳開主變兩側(cè)斷路器。

3跳閘事故處理

電廠內(nèi)371開關(guān)柜內(nèi)過電壓保護(hù)器A相已被擊穿，出線絕緣子已損壞，需要及時(shí)進(jìn)行更換，以免造成運(yùn)行停滯。開關(guān)柜后柜門被電弧燒傷，節(jié)省成本考慮，可不更換，但應(yīng)用酒精擦拭干凈。

檢查371開關(guān)柜內(nèi)斷路器動(dòng)作特性是否完好，斷路器絕緣能力有無受到影響;檢查主變壓器低壓側(cè)斷路器及附件是否完好，斷路器性能有無受到影響;檢查主變高壓側(cè)至371斷路器連接電纜相問絕緣是否完好，有沒有發(fā)生短路情況;檢查35kV線路側(cè)安裝的避雷器絕緣性能是否完好，有沒有受到影響;對(duì)同批次、同型號(hào)的避雷器開展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)工作。

當(dāng)過電壓保護(hù)器在運(yùn)行環(huán)境有濕度偏大時(shí)，要保持廠房通風(fēng)系統(tǒng)有效投入，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況及時(shí)跟蹤。檢修運(yùn)行管理部門組織進(jìn)行繼電保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)，及時(shí)投入主變差動(dòng)保護(hù)壓板，必要時(shí)可通知繼電保護(hù)廠家到現(xiàn)場(chǎng)配合進(jìn)行功能試驗(yàn)。主變高壓側(cè)高后備保護(hù)以快速切除保護(hù)范圍內(nèi)故障為原則，盡量縮短高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，防止主變故障持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，擴(kuò)大事故范圍。

電廠運(yùn)行過程中，需要管理部門嚴(yán)格落實(shí)管理規(guī)定。機(jī)組正常運(yùn)行情況下，所有保護(hù)及自動(dòng)裝置必須按照規(guī)程規(guī)定全部投入，運(yùn)行人員投切繼電保護(hù)壓板必須由兩人進(jìn)行。機(jī)組投入使用前，運(yùn)行人員應(yīng)進(jìn)行全面核查。

4結(jié)束語

此次事故雖然是由于自然環(huán)境原因引起的，但是故障發(fā)生后，由于主變差動(dòng)保護(hù)硬壓板退出導(dǎo)致主變兩側(cè)開關(guān)未能在第一時(shí)間斷開，也存在一定的現(xiàn)場(chǎng)管理原因。通過該次事件，本文提出以下幾點(diǎn)建議。

（1）編制一次設(shè)備啟動(dòng)時(shí)保護(hù)裝置的投退及保護(hù)定值的調(diào)整方案時(shí)，應(yīng)綜合整定計(jì)算、保護(hù)運(yùn)行、方式安排等各專業(yè)方面的實(shí)際情況，并以能最快速、最可靠切除故障為原則。

（2）對(duì)于保護(hù)定值異常投退及處理情況應(yīng)做好記錄，發(fā)生異常的保護(hù)或自動(dòng)裝置經(jīng)檢修處理后，確認(rèn)可以投入運(yùn)行的應(yīng)將信息告知值長(zhǎng)，運(yùn)行責(zé)任人及時(shí)填寫保護(hù)投入申請(qǐng)單，逐級(jí)批準(zhǔn)后投入運(yùn)行。

（3）已運(yùn)行的開關(guān)柜結(jié)合停電時(shí)檢查，觀察開關(guān)柜底部孔洞是否封堵嚴(yán)密，要杜絕小動(dòng)物進(jìn)入的可能，防止相間短路或接地短路故障。

（4）在廠內(nèi)設(shè)置1臺(tái)故障錄波裝置，接入發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、上網(wǎng)線路等主要回路的電量信息和開關(guān)量信息。在電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，故障錄波裝置對(duì)于確定故障性質(zhì)、故障部位和系統(tǒng)振蕩情況，對(duì)于分析繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況，提高系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要意義，已經(jīng)是目前電廠運(yùn)行中必不可少的設(shè)備之一。