兩起廠用電系統(tǒng)事故原因分析及對策

任秀勤，梁俊清，劉振鋒，楊利忠

（1.華北電力大學，河北 保定 071003；2.準大發(fā)電廠，內蒙古 準格爾 010300;3.海勃灣發(fā)電廠，內蒙古 烏海 016034）

6kV廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠重要的系統(tǒng)，能否安全穩(wěn)定運行，對電廠的安全穩(wěn)定運行至關重要。交流金屬鎧裝抽出式開關設備，系3～10kV三相交流50Hz廠用電系統(tǒng)主要的輸配電裝置。近幾年，隨著科技的進步，國產交流金屬鎧裝抽出式開關設備的制造工藝大幅提高，開關柜聯(lián)鎖和“五防”功能日益完善，但伴隨老式少油開關的無油化和設備變頻的改造，限于工作人員的技術水平，出現(xiàn)了一些由于開關柜改造或設備變頻改造引發(fā)的不安全事件，值得反思。下面介紹2起這類事故。

1 開關無油化改造引發(fā)的事故

某廠1號機乙排粉機的電源開關柜，系由原JYN2-10開關柜(內配SN10型少油斷路器)進行無油化改造后的設備。某日在啟動該排粉機時，因氧化鋅避雷器的性能劣化，引起三相弧光接地短路，由于一次系統(tǒng)接線的問題，1號機乙排粉機電源開關6107開關拒動，造成上級母線電源612開關越級跳閘；由于當時故障未切除，廠用備用電源602開關自投成功后又跳閘，造成6kVIB段母線失電，機組降出力。

1.1 原因分析

(1) 避雷器產品性能劣化是導致本次事故的直接原因。由于避雷器長時間帶電效應和沖擊波效應的累積，使得Z NO元件劣化，同時預防性試驗未能及時發(fā)現(xiàn)存在的絕緣缺陷，致使真空斷路器合閘時，產生的過電壓引起了避雷器的擊穿。

(2) 通過對事故的分析，確認上級電源612開關保護動作正確，1號機排粉機電源開關拒動為正常現(xiàn)象，造成上述事故的擴大是由于CT接線錯誤所致。事故前一次系統(tǒng)接線方式見圖1。分析認為，在6107開關合閘瞬間，由于避雷器擊穿，產生很大的接地短路電流。從圖中可以看出這個故障電流不在此真空斷路器電流互感器的測量范圍內，此時乙排粉機電機保護裝置無法反映故障電流，故障只能由上一級的電源612開關切除，從而造成6kVIB段母線失電，引起事故擴大的事件。

1.2 整改措施

(1) 將氧化鋅避雷器配置在斷路器電流互感器和電機中間。這樣就能保證在避雷器擊穿時所產生的短路電流可反映到靠近避雷器的電流互感器上，保護裝置可瞬間動作將故障點切除。也就防止了上述在啟乙排粉機時由于氧化鋅避雷器劣化擊穿時的擴大事故，從而縮小和限制事故范圍，減少事故對設備的損壞。改進后的系統(tǒng)接線如圖2所示。

(2) 采用性能優(yōu)良、質量可靠的氧化鋅避雷器。加強對氧化鋅避雷器的日常維護和預防性試驗工作，發(fā)現(xiàn)不符合運行條件的避雷器應及時更換。

2 設備變頻改造后引起的事故

2.1 廠用電系統(tǒng)接地方式的選擇

發(fā)電廠6kV變壓器中性點接地方式的選擇，對電網的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及通訊線路的干擾等存在著直接影響。廠用電系統(tǒng)的中性點接地方式一般可分為中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和中性點經電阻接地3種方式。某廠自建廠以來，前后共經三期工程建設，高壓6kV廠用電系統(tǒng)分別采取不同的接地方式。其中一、二期機組投產時，由于系統(tǒng)容量小，6kV廠用電系統(tǒng)單相接地故障電流小于10A，采取中性點不接地的運行方式，發(fā)生單相接地故障時，允許設備繼續(xù)運行2h，以便運行人員采取措施，找出接地部位并將故障消除；三期機組投產時，廠用6kV單相接地電容電流超過15A，接地點電弧不能自行熄滅，為避免電氣設備灼傷面積過大，設計采用中性點經中值電阻(40Ω)的接地方式，零序保護(接地保護)作用于跳閘，將故障點切除。

2.2 事故經過及現(xiàn)象

6號機組6kV廠用電系統(tǒng)采取中值電阻接地的方式，6kV配電變壓器和高壓馬達分別采用東大金智公司生產的WDZ－440變壓器和WDZ－430電動機綜合保護裝置，裝置具備接地保護功能，正常運行狀態(tài)保護動作于跳閘。某日，6號機1號凝結泵電源側開關變頻運行中跳閘，裝置“接地”保護出口跳閘，同時6號機2號凝結泵工頻聯(lián)動成功，隨后電源側開關“接地”保護也動作跳閘。運行人員立即手動啟動6號機2號凝結泵失敗，導致6號機凝汽器水位急劇上升，除氧器水位大幅下降，隨后手動打閘停機，造成發(fā)電機解列事故。

2.3 設備檢查情況及原因分析

(1) 開關接線圖見圖3。

(2) 機組解列后，對6號機組1，2號凝結泵變頻器、動力電纜、電機、開關進行檢查未見異常。

(3) 從DCS錄波圖分析，事故前1號凝結泵變頻運行正常，電源側開關由于接地保護動作跳閘，造成變頻器高壓側失電停運；2號凝結泵工頻聯(lián)備正常，由于接地保護動作跳閘，手動搶合時，接地保護仍在動作狀態(tài)，搶合失敗。1，2號凝結泵電機WDZ-410型保護裝置存有最新保護動作記錄，顯示2臺凝結泵跳閘期間，保護裝置在2mIn內均連續(xù)啟動64次(備注：裝置最多保存最近64次動作記錄)。經現(xiàn)場校驗保護裝置，認為2套保護裝置不存在誤動的可能，屬正常動作。

(4) 現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，凝泵進行變頻改造后，6kV電纜鋼鎧甲接地錯誤，與其他設備不同。

(5) 跳閘時用萬用表測量電焊機地線位置的接地電阻為0.25Ω，滿足地網接地電阻的要求。

(6) 現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，6號機凝結泵變頻器室檢修人員正在1，2號凝結泵變頻設備附近使用交流電焊機進行焊接作業(yè)。

(7) 分析認為，造成機組跳閘的原因為電纜穿入零序電流互感器時電纜外皮接地線接線錯誤，造成焊接電流串入接地保護回路裝置，在焊接時部分焊接電流經電纜鋼甲、零序電流互感器一次側入地，在零序電流互感器副邊感生出電流，起動了接地保護，使開關跳閘。

為驗證分析的正確性。利用機組停機備用的機會，進行多次模擬試驗，在現(xiàn)場6號機1，2號凝結泵變頻設備附近幾個不同點使用交流電焊機時，用鉗形電流表測量的零序CT一次電流值為5A～21 A，部分地點使用電焊機時產生的電流遠遠大于零序保護的整定值7 A(一次值)。因此可以判斷焊接電流引起電動機零序保護動作而跳閘。

2.4 整改措施及注意事項

(1) 為徹底消除上述現(xiàn)象的發(fā)生，采取如圖4或圖5的接線方法。因為I1，I2電流值相同而方向相反，則I1+I2=0。

(2) 相對于零序保護的整定值，電焊機引起的電流是非常大的，在工廠中也是難以避免的。因此在廠區(qū)進行電焊機作業(yè)時，要使交流電焊機的零線連接牢固，以最大程度地減少電焊機電流在零序電流互感器一次側的分流。

(3) 6kV廠用電系統(tǒng)中性點采用中值電阻接地時，為了檢測到電纜發(fā)生單相接地(芯線對屏蔽層及鋼鎧放電)故障，電纜芯線必須穿過零序CT，而電纜屏蔽層及鋼鎧的接地必須在零序CT下面。有時，零序CT較低時，電纜屏蔽層及鋼鎧的接地線會在零序CT的上面。這時，接地線在零序CT上面的部分必須做好絕緣，再從上向下穿過零序CT，在下面與柜子的接地母線可靠連接。當然，接地線在電纜引出處零序CT下面時，就可以不用穿過零序CT直接接地了。見圖4、圖5。

(4) 利用機組大小修、日常檢修維護的機會，對全廠廠用零序保護進行一次普查。對所保護設備的一、二次接線、裝置盡早安排提前大修，排除設備隱患。

(5) 使用電焊機時，要保證電氣設備的安全，將接地線可靠連接。要認真對小電流接地系統(tǒng)動力電纜在穿過零序電流互感器時的接地方式進行檢查，按照《GB50168-2006電纜線路施工及驗收規(guī)范》的有關要求進行接地。