某電廠并網(wǎng)開(kāi)關(guān)故障所引發(fā)事故分析

王越　田浩　楊大春　劉志良

摘要：發(fā)電機(jī)在開(kāi)機(jī)并網(wǎng)、停機(jī)解列的操作中，并網(wǎng)開(kāi)關(guān)可能會(huì)發(fā)生一相或兩相斷開(kāi)的事故，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過(guò)熱甚至燒毀，同時(shí)也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅。A電廠在一次并網(wǎng)過(guò)程中，正是由于開(kāi)關(guān)故障，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)及斷口閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作。文章對(duì)此次事故進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：并網(wǎng)開(kāi)關(guān)故障；非全相保護(hù)；斷口閃絡(luò)保護(hù)；負(fù)序電流；發(fā)電機(jī) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2016）24-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.065

目前，我國(guó)220kV及以上電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)基本都是分相操作的。由于開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)及其電氣控制回路等故障等原因，發(fā)電機(jī)在開(kāi)機(jī)并網(wǎng)、停機(jī)解列的操作中，并網(wǎng)開(kāi)關(guān)可能會(huì)發(fā)生一相或兩相斷開(kāi)的事故，造成發(fā)變組發(fā)生非全相運(yùn)行事故。此時(shí)，在定子繞組中會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流，它產(chǎn)生的負(fù)序磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子是以2倍頻率旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子本體，特別是阻尼繞組中感應(yīng)出很大的2倍頻率的負(fù)序電流，從而產(chǎn)生很大的附加損耗和溫升，形成局部過(guò)熱，同時(shí)也造成轉(zhuǎn)子較大的振動(dòng)，嚴(yán)重者將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)過(guò)熱甚至燒毀事故，同時(shí)也給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅。本文將對(duì)A電廠并網(wǎng)時(shí)由于開(kāi)關(guān)故障所引發(fā)的事故進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 事故經(jīng)過(guò)

A電廠兩臺(tái)機(jī)組額定功率均為300MW，事故發(fā)生時(shí)，#1機(jī)組運(yùn)行正常。在#2機(jī)組發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)5002并網(wǎng)開(kāi)關(guān)未顯示合閘，但#2機(jī)負(fù)荷仍可上升，現(xiàn)場(chǎng)人員并未采取任何措施，仍然繼續(xù)在出力。在負(fù)荷達(dá)到16.85MW時(shí)，開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作，此時(shí)C相電流仍顯示為18.7A，A、B相電流均為0。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員檢查發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)5002C相開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)的銷子卡圈脫落，傳動(dòng)聯(lián)桿與主軸分離，致使5002開(kāi)關(guān)C相仍在合位，A、B相在斷開(kāi)位置。此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員開(kāi)始降低#2機(jī)勵(lì)磁電流，隨后，發(fā)電機(jī)斷口閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作，跳發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)并啟動(dòng)失靈保護(hù)，隨即跳母聯(lián)5012開(kāi)關(guān)及5052開(kāi)關(guān)，并遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)。

2 事故原因分析

2.1 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行和斷口閃絡(luò)保護(hù)的保護(hù)原理

A電廠的開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行保護(hù)裝置采用的是開(kāi)關(guān)本體的非全相保護(hù)裝置，其是依靠開(kāi)關(guān)本身的位置信號(hào)判斷出是否不一致，不經(jīng)零序、負(fù)序電流元件閉鎖，直接向開(kāi)關(guān)發(fā)跳閘命令。這種配置直接用開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)返回信號(hào)作為判據(jù)，取消電流判別回路，即當(dāng)開(kāi)關(guān)操作合閘后，分相操作回路分別合閘，若開(kāi)關(guān)分相輔助接點(diǎn)有分有合，則判斷此時(shí)開(kāi)關(guān)為非全相運(yùn)行狀態(tài)。

斷口閃絡(luò)保護(hù)只考慮一相或兩相，不考慮三相閃絡(luò)，并取主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)TA電流。其判據(jù)為：（1）開(kāi)關(guān)三相位置接點(diǎn)均為斷開(kāi)狀態(tài)；（2）負(fù)序電流大于整定值。斷口閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作后，首先以第1時(shí)限動(dòng)作于發(fā)電機(jī)滅磁，降低斷口電壓，促使中止閃絡(luò)；若閃絡(luò)持續(xù)，應(yīng)以第2時(shí)限啟動(dòng)失靈保護(hù)，跳開(kāi)所有與其有聯(lián)系的電源支路。

2.2 保護(hù)動(dòng)作分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)5002C相開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)銷子卡圈脫落，傳動(dòng)聯(lián)桿與主軸分離。因此，5002開(kāi)關(guān)合閘后，其C相開(kāi)關(guān)由于傳動(dòng)聯(lián)桿與主軸分離，輔助接點(diǎn)還在分閘位置，引發(fā)開(kāi)關(guān)非全相保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作后，A、B相開(kāi)關(guān)正確跳開(kāi)，由于C相開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)仍處于分閘位置，跳閘回路未接通，C相開(kāi)關(guān)沒(méi)能跳開(kāi)，處于合閘位置，但返回信號(hào)依舊顯示C相開(kāi)關(guān)處于分閘位置。因此，系統(tǒng)仍處于兩相斷開(kāi)的非全相運(yùn)行狀態(tài)，其系統(tǒng)圖與復(fù)合序網(wǎng)圖如圖2、圖3所示。

由圖3可知，在500kV系統(tǒng)，主變中性點(diǎn)死接地的情況下，開(kāi)關(guān)A、B兩相斷開(kāi)處的邊界條件為：

IA=IB=0 UC=0

由此可得：

U1A+U2A+U0A=0

I1A=I2A=I0A=

由于系統(tǒng)并列時(shí)，兩個(gè)電源相位基本相同，故EM-EN=|EM|-|EN|。隨后，現(xiàn)場(chǎng)人員開(kāi)始減勵(lì)磁，使得發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓|EN|減小，致使斷口電壓|EM|-|EN|增大，負(fù)序電流I2A增大，最終達(dá)到斷口閃絡(luò)保護(hù)負(fù)序電流整定值，且保護(hù)裝置感受到三相開(kāi)關(guān)都在斷位，#2發(fā)電機(jī)斷口閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)設(shè)定延時(shí)0.1s后動(dòng)作，跳發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓降至零，負(fù)序電流加大，故障未消除，500kV母線差動(dòng)保護(hù)BP-2P失靈保護(hù)啟動(dòng)，經(jīng)250ms跳母聯(lián)5012開(kāi)關(guān)，經(jīng)500ms跳出線5052開(kāi)關(guān)，并跳遠(yuǎn)側(cè)

開(kāi)關(guān)。

3 事故處理步驟及整改措施

當(dāng)#2機(jī)組并網(wǎng)后，現(xiàn)場(chǎng)值班人員應(yīng)密切關(guān)注#2機(jī)出口定子繞組三相電流是否對(duì)稱，確認(rèn)無(wú)異常后，再增加#2機(jī)出力。當(dāng)發(fā)現(xiàn)#2機(jī)定子三相電流不對(duì)稱，且隨負(fù)荷增加表計(jì)讀數(shù)成比例增加時(shí)，說(shuō)明#2機(jī)組出口斷路器非全相合閘，#2發(fā)電機(jī)處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)遵循的操作順序如下：（1）現(xiàn)場(chǎng)值班人員判斷5002 C相開(kāi)關(guān)未顯示合閘，可不待調(diào)度指令，立即拉開(kāi)5002開(kāi)關(guān)，并向上級(jí)調(diào)度員匯報(bào)；（2）若5002開(kāi)關(guān)無(wú)法拉開(kāi)，應(yīng)立即向上級(jí)調(diào)度員匯報(bào)。上級(jí)調(diào)度當(dāng)值調(diào)度員應(yīng)要求A電廠立即減少#2機(jī)的轉(zhuǎn)子電流和功率，使三相電流的不對(duì)稱值降低，直至定子三相電流均接近于零，然后再次嘗試將5002開(kāi)關(guān)拉開(kāi)；（3）如果5002開(kāi)關(guān)依然無(wú)法拉開(kāi)，則應(yīng)向上級(jí)調(diào)度員申請(qǐng)將出線5052開(kāi)關(guān)倒至I母運(yùn)行，然后拉開(kāi)母聯(lián)5012開(kāi)關(guān)，將故障點(diǎn)隔離。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王越（1986-），男，山西省電力公司調(diào)度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行；田浩（1985-），男，山西省電力公司調(diào)度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行；楊大春（1985-），男，山西省電力公司調(diào)度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行；劉志良（1984-），男，山西省電力公司調(diào)度控制中心工程師，碩士，研究方向：電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）