新投產機組跳閘故障原因分析及防范措施

杜彥樓

（華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310）

近年來新投產的火電機組較多，在這些機組中有50%～60%的機組在第1次檢修之前，多次發生機組跳閘，其原因主要有基建質量問題、設備質量問題、運行人員操作不當、檢修人員消缺引起跳閘等。為了保證新投產機組的安全穩定運行，在提高檢修運行人員技能，完善基建遺留問題的基礎上，有許多問題需要排查解決，尤其是廠用電系統的保護配置、負荷分配、連鎖邏輯等方面需要重點排查，確保不因為某一負荷或某一分支故障而影響整臺機組的安全運行。華能國際電力股份有限公司上安電廠（簡稱“華能上安電廠”）新投產機組由于公用輸煤系統6kV動力電纜故障，導致機組跳閘，反映出廠用電系統的保護存在問題，為杜絕此類故障再次發生以下進行深入分析。

1 機組概況

華能上安電廠三期工程新建2臺600MW發電機組，編號分別為5號機組和6號機組，每臺機組設A1、A2 2段6kV高壓廠用工作母線。5、6號機組共設1臺3號啟動備用變壓器，機組正常運行期間，A1、A2段由高壓廠用變壓器轉帶，啟動備用變壓器空載備用，當機組停運時，各機組的A1、A2段6kV高壓廠用工作母線由啟動備用變壓器轉帶。同時2臺機組設CS5、CS6 2段6kV公用母線，分別從5號機組5A1段和6號機組6A1段引接，正常運行期間，CS5與CS6段6056母聯斷路器在備用狀態。CS5段帶03B1、03B3、03B5段和03A碎煤機運行，1號、2號輔機循環水泵出口蝶閥電源由03B1段供電，1號、2號儀表空壓機由03B5段供電。CS6段帶03B2、03B4、03B6段和03B碎煤機運行，3號、4號輔機循環水泵出口蝶閥電源由03B2段供電，3號、4號儀表空壓機由03B6段供電。CS5、CS6段公用母線一次側接線示意見圖1。

圖1 CS5、CS6段公用母線一次側接線示意

2 故障情況

2008年8月28日14：36，6號機組負荷為350 MW，突發“空壓機故障”報警，1－4號空壓機跳閘，公用CS5、CS6段失電，1－4號輔機循環水泵出口閥失電關閉。14：44，鍋爐主燃料跳閘（MFT），發出“給水泵全停”指令，機爐電大聯鎖動作。

就地檢查發現5號機組6kV廠用電5A1段供CS6段的6051饋線斷路器跳閘，6051斷路器間隔保護面板有“零序保護動作”報警信號，保護記錄零序電流達0.96A，CS5段6052進線斷路器聯跳，保護面板沒有報警信號。6號機組6kV廠用電6A1段供CS6段的6061饋線斷路器跳閘，6061斷路器間隔保護面板有“零序保護動作”報警信號，保護記錄零序電流達0.96A，CS6段6062進線斷路器聯跳，保護面板沒有報警信號。CS6段輸煤03B碎煤機斷路器跳閘，保護面板有“零序保護動作”信號，保護記錄零序電流達1.940A。檢查其他負荷斷路器未見明顯異常。初步判斷CS5、CS6段失電是由03B碎煤機斷路器負荷側接地故障引起。

隨后檢查CS5、CS6段母線絕緣正常，檢查2段母線所帶其他負荷絕緣正常，分步恢復2段母線和母線所帶其他負荷運行。經進一步檢測，確認03B碎煤機電機電纜在輸煤系統T4塔附近擊穿接地。

3 故障發生過程

3.1 03B碎煤機斷路器跳閘

CS6段03B碎煤機斷路器保護裝置零序保護定值整定為零序電流0.25A，零序過流保護動作時間0.5s，零序TA變比為50A/1A，整定定值和定值單一致。運行人員第1次啟動CS6段03B碎煤機時，由于電纜接地故障，零序電流超過定值，零序保護正確動作跳閘。

3.2 6A1段供CS6段饋線6061斷路器跳閘

6061斷路器保護裝置零序保護定值整定為零序I段電流定值0.16A，零序I段時間為0.5s，零序TA變比為100A/1A。進一步與定值單核對，發現定值單中零序I段時間為0.7s，保護裝置中零序I段時間實際整定錯誤，與03B碎煤機零序保護動作時間同為0.5s，沒有形成保護級差，電纜故障時6061斷路器同時跳閘，擴大了事故范圍。

3.3 CS6段進線6062斷路器跳閘

6062斷路器保護裝置沒有報警信號，檢查零序保護定值整定為零序I段電流定值0.16A，零序I段過流保護動作時間為0.5s，零序TA變比為100 A/1A。進一步與定值單核對，發現定值單中零序I段時間為0.6s，保護裝置中零序保護動作時間同樣整定錯誤，但零序保護未動作。進一步檢查發現由于CS6段6062斷路器保護零序TA在基建施工時沒有安裝，使此斷路器的零序保護形同虛設，零序保護無法動作跳閘。6062斷路器最終跳閘原因為6061斷路器跳閘后聯跳6062斷路器。

3.4 6056母聯斷路器合閘

6062斷路器跳閘后由于其本身保護裝置零序保護沒有動作，未發閉鎖備用電源快切裝置信號，CS6段備用電源快切裝置啟動，斷路器切換成功，母聯6056斷路器合閘，CS6段由CS5段轉帶運行，廠用電公用系統進入非正常運行狀態。

3.5 CS5和CS6段同時失電

由于運行人員沒有發現6061、6062斷路器跳閘和快切裝置啟動切換的異常情況，遠方操作臺也沒有03B碎煤機故障跳閘的報警信號，運行人員在沒有確認03B碎煤機啟動失敗原因情況下，4min后，再次試啟03B碎煤機，致使斷路器第2次合到電纜故障點上，03B碎煤機斷路器再次跳閘。

由于同樣原因，6051、6052斷路器保護裝置零序保護動作時間也錯誤整定為0.5s，同時6052斷路器處零序TA未安裝，零序保護同樣無法動作跳閘。運行人員第2次啟動03B碎煤機時，6051斷路器零序保護動作跳閘，聯跳6052斷路器，使CS5、CS6段所有電源斷路器跳閘，造成該電廠三期工程2個6kV公用段全部失電，由這2段供電的4臺空壓機跳閘，4臺輔機循環水泵液壓蝶閥失電關閉，最終導致6號機組跳閘。由于5號機組停機備用，避免了一次跳閘。

4 故障原因分析

4.1 電纜質量存在問題

03B碎煤機電源電纜運行不到半年出現絕緣擊穿故障，首先暴露了電纜質量存在問題。電纜故障與產品質量不穩定、敷設時施工工藝欠佳、電纜頭制作質量不過關等諸多因素有關，從此次電纜故障點位于電纜的直線段分析，電纜擊穿接地與電纜本身的質量有關。

4.2 二次保護不能正確動作

二次保護不能正確動作是造成故障進一步擴大的原因，此次故障暴露出二次保護存在以下問題。

a.零序保護定值整定錯誤。03B碎煤機零序保護動作時間整定為0.5s，6061、6062斷路器此定值錯誤整定為0.5s，造成6061、6062斷路器與03B碎煤機斷路器同時跳閘。6051、6052斷路器此定值也錯誤整定為0.5s，造成6051、6052斷路器與03B碎煤機斷路器再次同時跳閘。

b.零序保護TA沒有安裝接線，基建質量差。施工人員沒有按照設計要求安裝6052、6062斷路器處的零序TA，也沒有做相應的設計變更，保護傳動人員也沒有發現存在的問題，保護無法動作并閉鎖快切裝置，使故障情況下斷路器切換成功。

c.保護裝置動作報警信號不全。6061斷路器和03B碎煤機斷路器保護裝置動作后，由于相關保護動作報警信號沒有接入控制室聲光報警系統，只在相應的畫面顯示報警，斷路器跳閘后運行人員不容易及時發現異常情況。

d.零序保護級差不合理。保護定值單中03B碎煤機斷路器零序過流保護動作時間為0.5s，6052、6062斷路器為0.6s，6051、6061斷路器為0.7s，3個斷路器零序過流保護時間級差太小，即便是保護定值整定正確，也存在誤動的風險。通常各級斷路器之間零序過流保護時間相差0.2s為宜。

4.3 操作不規范

運行人員經驗欠缺，操作不規范，在03B碎煤機第1次啟動不成功時，沒有及時查找原因，就冒然再次啟動，導致了機組跳閘。

5 防范措施

a.運行人員在發生啟動失敗和設備跳閘時，應首先查看設備狀態和保護裝置動作情況，查明原因、排除故障后，方可進行下一步操作。嚴禁在原因不明的情況下擅自操作。

b.按照設計要求對6052、6062斷路器加裝零序TA，在接地故障下可靠動作，避免造成上級斷路器跳閘，同時保護動作時閉鎖快切裝置，避免出現故障情況下電源快切裝置啟動切換，提高公用段安全穩定運行。

c.梳理保護定值單，重新進行定值核算，進一步對保護裝置實際整定定值和聯鎖回路進行核查傳動，消除基建留下的隱患。

d.對電氣保護報警進行整理和傳動，重要保護必須接入控制室聲光報警系統，便于運行監視和故障處理。

6 結束語

目前一些新投產的火電機組，由于基建工期短，調試項目不全，廠用電系統存在部分隱蔽的缺陷，給機組安全生產帶來很大的威脅。機組投運后要及時對二次保護定值進行重新梳理核算，利用檢修機會對保護裝置進行校驗傳動，傳動時一定要帶上二次回路進行全面傳動，防止只在裝置處進行模擬傳動，以便徹底發現和解決基建時遺留的隱患。從此次故障分析，引起機組跳閘具有多方面的原因，如果任何一個環節能夠起到作用，機組跳閘都可以避免。在電氣一次設備故障不可控制的情況下，二次保護設備的可靠性尤為重要。