高壓側故障廠用電快切裝置未啟動的原因分析

魏晨曦

（國電福州發電有限公司，福建 福清 350200)

高壓側故障廠用電快切裝置未啟動的原因分析

魏晨曦

（國電福州發電有限公司，福建 福清 350200)

介紹了廠用備用電源在機組安全運行方面的重要作用，分析了一起主變高壓側單相接地故障引起機組保護跳閘時廠用電快切裝置未啟動的原因，根據實際情況提出了二次方面的改造方案，最后指出在設計廠用電系統時應重視電源的獨立性。

廠用電；快切裝置；備用電源；接線方式

0 引言

作為發電廠廠用工作電源故障或檢修時的后備電源，廠用備用電源在保障機組事故情況或啟、停機時的安全運行方面起著至關重要的作用。備用電源設計不合理有可能造成特殊工況下廠用電源丟失，進一步擴大事故。本文介紹一起發電廠主變高壓側單相接地時廠用電快切裝置未啟動的故障，分析了故障原因并提出相應的解決方案。

1 事故經過

某日，天降蒙蒙細雨，某電廠1號機組正常運行，突然一聲巨響，該機組主變高壓側A相套管閃絡擊穿，1號機組發變組保護動作跳閘，該機組所帶的3段母線6 kV 1A段，6 kV 1B段及6 kV脫硫A段工作電源進線開關跳閘；而備用電源進線開關均未啟動聯鎖合閘。運行人員立即發模擬合閘指令使其合閘，1號機組廠用電源短時丟失。

2 快切裝置啟動方式及切換判據

該電廠廠用電采用ABB公司生產的SUE3000型快切裝置，主要有4種啟動方式：(1)手動啟動，即人為從設備上或遠方發快切指令，為并聯切換；(2)保護啟動，即當保護動作時由保護裝置啟動快切，為同時切換；(3)開關偷跳啟動，即由開關輔助接點變位啟動快切，為串聯切換；(4)低電壓啟動(此次故障前未啟用該功能)，即相應進線的低電壓信號可啟動快切，為串聯切換。

快切裝置切換的4個判據：(1)母線電壓和備用饋線電壓的相角差判據；(2)母線電壓和備用饋線電壓的頻率差判據；(3)備用饋線電壓正常判據；(4)母線電壓判據。

3 快切裝置未啟動原因分析

該故障發生后，首先假設為快切裝置切換失敗。查看快切裝置歷史記錄及其內部錄波等數據，并未發現有此次切換記錄，排除切換失敗的可能。由于是3套裝置的共性問題，且快切裝置沒有切換記錄，判斷可能為快切裝置未收到啟動指令，或是同時收到閉鎖指令。從回路分析，主變高壓側接地發生時，快切裝置的啟動指令及閉鎖指令只可能來自發變組保護裝置。通過對現場保護裝置進行多次故障再現模擬試驗，快切裝置均未收到任何閉鎖指令且切換正確，因此否定了上述假設。

調出1號機組故障錄波，將其與實際工況及模擬工況進行對比，最終發現根源所在。由于啟備變的特殊接入方式(見圖1)，即啟備變高壓側與主變高壓側位于同一個系統，當主變高壓側A相套管發生閃絡故障時，500 kVⅠ段母線A相電壓明顯降低，幾乎為零。該電壓同時又是啟備變高壓側A相電壓，造成啟備變低壓側電壓不正常，不符合快切裝置的備用電壓正常判據。因此，在保護啟動快切前，快切裝置就已檢測到該電壓異常，并將快切裝置閉鎖；且由于保護啟動快切裝置的方式為同時切換，在保護啟動快切裝置時，主變高壓開關才收到分閘指令，500 kV系統故障還未完全切除，閉鎖仍然存在，不具備切換條件，所以3套快切裝置均未執行此次切換。故障切除后，備用電源恢復正常，閉鎖命令隨之復歸，因而在查找故障時快切裝置顯示正常。另外，快切裝置無內部錄波及歷史記錄的原因是：裝置已被閉鎖，未啟動切換，所以未啟動任何記錄。

圖1 主接線方式

4 改進措施

由于該電廠啟備變無獨立電源，當發生主變高壓側接地故障時，廠用電快切裝置未進行切換，引發了廠用電源短時丟失的故障。通過對該故障進行分析，得知該廠所有快切裝置均存在此安全隱患。

改進方法：可從其他地方引入啟備變電源，因該廠地理位置特殊及改進需龐大資金，此種方法實際上無法實現；故而只能在二次方面進行改進，以完善切換功能及方便故障判斷。現對全廠6套快切裝置進行改造，具體的措施如下。

(1) 啟用快切裝置的低電壓啟動功能，并對相關二次回路進行修改，以保證當備用電源恢復正常后快切裝置能進行低電壓補充切換，此時已不能保證快切及時率。由母線PT柜發出一含PT斷線閉鎖的低電壓啟動信號給快切裝置，該信號在母線低電壓時持續發送直至系統電壓恢復。在收到該啟動信號后，快切裝置與斷路器位置聯合判斷，當6 kV母線電壓低于40 %時，再發出一合備用電源斷路器的命令。

(2) 增加快切裝置內部的保護啟動命令觸發內部錄波的功能，確保在快切判據滿足及閉鎖時均能啟動內部錄波，以便進行事故分析。

(3) 當快切裝置檢測到備用電源電壓低時，發出一告警信號至機組錄波屏，為異常情況提供判斷依據。

5 結束語

此次廠用電短時失電故障，是在備用電源與工作電源未完全獨立的特殊主接線方式下的共性故障，其根本解決措施是使備用電源取自另一個獨立的系統。因此，在廠用電系統設計之初，應將備用電源的獨立性作為首要考慮的問題，給予高度重視。其他措施只能作為故障發生時防止其進一步擴大為事故的補救措施。

2015-06-25。

魏晨曦(1984-)，女，工程師，主要從事火電廠電力系統二次設備檢修工作，email：wei.cx@163.com。