一起6kV電壓互感器二次側空氣開關跳閘事故分析

摘 要：介紹了一起6kV公用段母線PT二次交流回路短路，本段廠低變差動保護動作跳閘的典型事故，分析了事故發生的原因，指出了6kV母線PT二次交流回路設計上存在的缺陷，以及高壓電機綜合保護裝置和快切裝置PT斷線閉鎖邏輯上存在的問題，并提出了改進措施。

關鍵詞：PT；低電壓保護；失壓切換；PT斷線閉鎖

引言

6kV母線PT（電壓互感器-Potential transformer，簡稱PT）作為測量、高壓電機綜合保護（簡稱綜保）裝置、發變組保護裝置及快切裝置等設備的二次交流電壓測量信號來源，當PT的二次交流電壓出線異常時，上述裝置和回路工作不正常，嚴重危及一次系統的安全運行。文章介紹了一起6kV公用段母線PT二次交流空開A、B相跳閘事故，對電動機低電壓保護、快切裝置及廠低變差動保護的動作原因進行分析，提出事故防范措施。

1 事故現象

某電廠某日14：57 #1機組集控DCS發“發變組保護裝置故障報警”、“發變組保護A柜PT斷線”及“發變組保護B柜PT斷線”光字，6kV公用1A段工作電源開關6191A跳閘，備用電源開關6091A合閘成功，脫硫1A變電源開關6911A、公用1A變電源開關6913A及煤礦1A變電源開關6919A跳閘，脫硫1B/1C漿液循環泵、1B氧化風機、B濕磨機、#1/2機務空壓機及#1增壓風機跳閘，#1增壓風機煙氣旁路擋板打開。檢查發變組保護A、B柜PT斷線黃色氖燈亮，檢查6kV公用1A段快切裝置動作氖燈亮，DCS畫面上6kV公用1A母線電壓顯示2.98kV，立即檢查6kV公用1A段母線PT二次交流空開A、B相跳閘C相未跳，立即試合A、B相空開成功。

2 各保護裝置事故記錄

2.1 DCS數據歷史記錄

查閱DCS歷史數據，從14：57：01至15：00：35（約3分鐘34秒），6kV公用1A母線電壓降至2.986kV，6kV公用1A備用分支電流14：57：04由0上升至140.902A，16：35：14電流由596A降至0；400V公用1A段電壓14：57：01為383.687V、14：57：02為133.136V、14：57：03為374.301V。

2.2 查閱6kV公用1A段高壓電動機綜保裝置動作報告見表1。

2.3 查閱6kV公用1A段快切裝置動作報告如下：

起動方式：失壓；

切換方式：串聯；

實現方式：殘壓；

動作信息：跳工作合備用；

異常信息：無；

裝置啟動時刻：43毫秒 頻差：0 相差：171.4度 母線電壓Uab=0%、Ubc=47.7%、Uca=47.0%；

跳工作開始時刻：44毫秒 頻差：0 相差：171.4度 母線電壓Uab=0%、Ubc=47.7%、Uca=47.0%；

跳工作結束時刻：89毫秒 頻差：0 相差：171.4度 母線電壓Uab=0%、Ubc=47.6%、Uca=46.8%；

合備用開始時刻 304 毫秒 頻差：0 相差：171.4度 母線電壓Uab=0%、Ubc=28.8%、Uca=28.5%；

合備用結束時刻 372毫秒 頻差：0 相差：171.4度 母線電壓Uab=0%、Ubc=34.6%、Uca=34.2%；

2.4 查看脫硫1A變、公用1A變、煤礦1A變差動綜保動作報告見表2。

3 事故原因分析

3.1 DCS中測量數據異常分析

集控DCS中6kV公用1A段母線電壓顯示異常的原因，雖然6kV公用1A段母線電壓實際正常（無論6kV公用1A段快切動作前還是后），但因6kV公用1A段母線PT的交流二次空開A、B相跳閘C相未跳， 造成6kV公用1A段母線電壓Uca送至變送器進DCS的數據異常，從電動機綜保裝置保護二次測量值Uca=48.9V，可計算出DCS所顯示的6kV公用1A段母線電壓為：6×48.9÷100=2.93kV，和DCS顯示值2.986kV基本相吻合。400V公用1A段電壓14：57：01為383.687V、14：57：02為133.136V、14：57：03為374.301V。因公用1A廠低變6kV側開關6913A跳閘、400V側開關4913A跳閘，DCS的公用段備自投邏輯動作，自動合上400V側聯絡開關0913A，由400V公用1B段給公用1A段供電正常。

3.2 6kV公用1A段運行中的高壓電動機跳閘原因

目前6kV高壓電動機所配置的低電壓保護分兩類，一類是從6kV母線PT二次回路設計有60V和45V的低電壓電磁繼電器，經PT斷線閉鎖分別啟動0.5秒和9秒的時間繼電器，根據負荷性質不同的出口繼電器送至電動機跳閘回路，形成集中式的低電壓保護。另一類6kV母線PT的二次交流電壓經分相式的小空開，送至高壓配電柜的二次交流柜頂小母線，配電柜從二次交流柜頂小母線取得測量電壓至綜保裝置，各高壓電動機的綜保裝置具有PT斷線檢測和低電壓保護功能，構成分散式的低電壓保護系統[1]。現新建電廠的高壓電動機基本都采用分散式的低電壓保護。

漿液循環泵、氧化風機、濕磨機、機務空壓機綜保裝置的低電壓保護定值設定為60V 0.5秒投跳閘，雖6kV公用1A段母線實際電壓正常，因母線PT的交流二次空開A、B相跳閘，配電柜的二次交流柜頂小母線電壓異常，所有電動機綜保裝置測量到的三相二次電壓值為：Uab=0V Ubc=48.8V Uca=48.8V，三相間電壓均低于60V，且電動機綜保裝置的PT斷線邏輯檢測功能不完善，母線PT二次交流空開A、B相跳閘C相未跳，綜保裝置未發PT斷線信號，閉鎖電動機低電壓保護，造成運行中的1B/1C漿液循環泵、1B氧化風機、B濕磨機，#1/2機務空壓機電動機綜保裝置低電壓保護動作跳閘，1A漿液循環泵在停運狀態，因三臺漿液循環泵均停脫硫DCS邏輯聯跳#1增壓風機，增壓風機跳閘聯開煙氣旁路擋板。（現煙氣旁路擋板已焊死，增壓風機跳閘后的邏輯有所不同）

3.3 發變組保護柜PT斷線報警分析

6kV公用1A段母線PT二次電壓送至發變組保護A、B柜，發變組保護柜PT斷線邏輯檢測功能完善，保護柜正確發出“發變組保護A柜PT斷線”及“發變組保護B柜PT斷線”信號，閉鎖了易發生誤動的保護。

3.4 6kV公用1A段快切裝置動作原因分析

雖6kV公用1A段母線實際電壓正常，因母線PT的交流二次空開A、B相跳閘，快切裝置[2]檢測到的三相母線電壓值為Uab=0%、Ubc=47.7%、Uca=47.0%，快切裝置PT斷線檢測邏輯應動作發PT斷線閉鎖裝置，因裝置PT斷線閉鎖信號未發，依據快切裝置定值和邏輯，6kV公用1A段備用電源電壓正常（從6kV公用1A段備用電源進線PT取大于80%）且母線的三相間電壓均小于50%延時1秒，啟動裝置的失壓切換邏輯，跳6kV公用1A段工作電源開關6191A，雖裝置的快速切換功能投入，但因母線PT的二次交流電源空開A、B相跳開僅C相合閘不能實際反應母線電壓，故快速切換條件和同期捕捉條件不滿足，裝置進入殘壓切換邏輯，當三相間母線電壓小于30%時，發出合備用開關信號，合上6kV公用1A段備用電源開關6091A。

從6kV公用1A段快切裝置動作報告，可計算出6kV公用1A母線電壓實際異常時間僅為283毫秒（合備用結束時刻372毫秒減去跳工作結束時刻89毫秒等于283毫秒），雖然從快切裝置功能上看進行了母線低電壓跳工作，殘壓合備用的動作行為，但是事實上6kV公用1A母線運行中帶有電動機和變壓器等負載，工作開關6191A跳閘后283毫秒母線上還有一定幅值的殘壓（6kV母線殘壓衰減[3]見圖1），此時備用電源開關6091A合閘，相當于母線殘壓電源和備用電源，進行了一次非同期合閘。快切裝置當母線殘壓小于30%才發合備用開關信號，就是為防止非同期合閘設定的，但因母線PT二次交流空開的A、B相跳開僅C相合閘，使裝置在合備用開關開始時刻測量到的母線電壓Uab=0%、Ubc=28.8%、Uca=28.5%，非母線的實際殘壓，依據測量電壓47.7%對應的實際電壓為100%，可以推算出備用電源合閘時刻的母線實際殘壓為28.8÷47.7=60.38%。

3.5 脫硫1A變、公用1A變、煤礦1A變跳閘原因分析

從6kV公用1A段快切裝置的動作情況可看出，備用電源開關6091A合閘瞬間，使6kV公用1A母線殘壓和備用電源電壓，兩個交流電源進行了一次非同期合閘。而為6kV公用1A段母線提供殘壓的包括容量最大三臺變壓器即脫硫1A變、公用1A變及煤礦1A變，這三臺變壓器配置有微機型差動保護[4]，合閘瞬間廠用母線殘壓與備用電源電壓間相角差較大，變壓器流過備用電源的充電電流和變壓器作為提供殘壓電源的反饋電流，兩電流相位不一致，在差動保護范圍內差流滿足動作條件而跳閘。（各變壓器差流值見表2中IaD、IbD、IcD）

4 事故防范措施

6kV母線PT的二次交流電壓，給6kV母線的各負荷綜保裝置、母線快切裝置、DCS表計變送器等提供測量電壓，從上面事故分析看出，一旦母線PT的二次交流回路短路，總電源空開跳閘影響很大。而整個PT的二次交流電壓回路僅在PT間隔設有總電源空開，使用母線PT的二次交流電壓裝置任一回路出現故障，都會引起總電源空開跳閘，受影響裝置較多，建議給6kV母線各負荷綜保裝置的二次交流電壓加裝分相空開，空開的額定電流小于母線PT的總電源空開，回路出現故障選擇性的跳開單個裝置的二次交流電壓空開，縮小影響范圍。

電動機綜保裝置，PT斷線邏輯檢測功能不完善，綜保裝置未發出PT斷線閉鎖信號，造成電動機低電壓保護誤動跳閘。一方面要完善綜保裝置的PT斷線檢測功能，另一方面綜保裝置的電動機低電壓保護中有電流判據應投入。

快切裝置母線PT斷線報警信號未發出，未閉鎖裝置，造成快切裝置失壓啟動。應完善快切裝置母線PT的斷線檢測邏輯，通過實驗確證在母線PT任一單相電源空開跳閘和任意兩相電源空開跳閘時均能發出裝置PT斷線閉鎖信號，防止裝置誤啟動切換。

5 結束語

通過分析一起6kV公用段母線PT二次交流空開兩相跳閘事故，使運行人員熟悉了PT二次交流電壓配電網絡，及電動機低電壓保護原理、快切裝置的切換邏輯等知識，并利用專業基礎知識進行定性分析和計算，查明了事故發生的原因，提出了事故防范措施，對電廠高壓廠用母線PT回路試運驗收、技術改造、完善綜保和快切裝置功能等有重要借鑒意義。

參考文獻

[1]余建華.發電廠電氣設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2009，12.

[2]唐建輝，黃紅荔.電力系統自動裝置[M].北京：中國電力出版社，2005，9.

[3]國家能源局.DL/T 526-2013備用電源自動投入裝置技術條件[S].北京：中國電力出版社，2014，4.

[4]劉學軍.繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社，2007，3.