電廠出線全跳致廠用電全失事件分析

周志凱

（廣州開發區粵電新能源有限公司，廣東廣州 515057）

0 引言

某電廠升壓站兩條出線全跳，一機組甩負荷，發變組保護未動作，汽輪機超速、機械超速、電超速相繼動作，期間廠用電快切失敗、柴油發電機并網失敗，最終導致廠用電全失，直流事故油泵啟動，發電機組安全停備。

1 事件發生過程

1.1 事件發生前運行方式

某電廠500 kV 升壓站采用一個半斷路器接線，其中升壓站接線如圖1 所示，所帶1000 MW 機組接線如圖2 所示。事件發生前，升壓站合環運行，3#機組負荷399 MW，4#機組停備。

圖1 升壓站主接線

圖2 3#機組主接線

1.2 事件發生過程

2020 年11 月8 日02：21：30.512，某乙線B 相永久性接地故障，5021、5022 開關先跳B 相，1 s 后重合至永久故障，加速三相跳閘。

02：37，3#機柴油機組由運行人員試啟動。

02：38：57，3#機組負荷399.38 MW，帶某某甲線正常運行。

02：38：57.672，某某甲線B 相單相接地故障，5012、5013 開關B 相跳閘；02：38：58.718，5012、5013 開關B 相重合；02：38：58.742，5012、5013 開關重合于永久故障三相跳閘。

02：38：58.968，5012 開關分閘位置報警，此時3#機負荷393.16 MW，轉速3 003.88 r/min。

02：38：59.639，機組轉速3 104.56 r/min，觸發汽輪機超速保護，速關電磁閥動作，調門指令到0。

02：39：00.206，發電機保護裝置報頻率異常。

02：39：00.610，機組轉速3 189.69 r/min，主調門全部關閉，左側中壓調門全關，右側中壓調門開度87%。

02：39：02.443，機組轉速3 250.94 r/min，安全油壓失去，汽機跳閘，掛閘信號消失，高壓、中壓主汽門全部關閉，轉速繼續上升。

02：39：02.526，機組轉速3 309.69 r/min，ETS 系統PLC A停機觸發，ETS 系統PLC B 停機觸發，觸發首出原因為汽機超速停機。

2：39：03.549，機組達到最高轉速3 323.69 r/min。然后機組轉速開始下降，潤滑油交流輔助油泵聯啟；2：39：29，機組轉速3 001.63 r/min。

2：39：57.718，運行人員手動切換廠用電。

2：40：06，運行人員手動啟動潤滑油直流事故油泵。

2：40：27.719，手動切換廠用電失敗。

2：40：48.788，3#機6 kV 三段報工作電源失壓告警。

2：41：07.940，3#機保安段快切裝置報備用電源電壓低告警。

2：41：13.919，3#機6 kV 三段母線失壓告警。

2：41：21.377，3#機保安段快切裝置啟動，啟動方式：母線低壓。

2：41：21.378，3#機保安段快切裝置，發“跳工作電源開關K3”脈沖；2：41：21.449，工作電源開關K3 分開。

2：41：21.456，3#機保安段快切裝置，發“合保安C 段開關K1”脈沖；2：41：21.519，保安C 段開關K1 合上。

2：41：21.561，3#機保安段快切裝置，發“啟動柴油發電機”脈沖。

2：41：51.616，發電機定子斷水保護動作，5011 開關、滅磁開關、6 kV 工作電源進線開關跳閘。

2：41：52，6 kV A、B 段母線陸續復電，各負荷依次啟動，機組安全停備。

2 事件分析與討論

2.1 繼電保護裝置動作情況

某某乙線發生永久故障三相跳閘后，3#機組僅通過5012 開關向某某甲線供電，在某某甲線跳閘后，機組與電網已經脫離，輸出功率突降至0，汽機甩負荷過程中，發變組保護動作情況分析如下。

（1）在發電機定冷水保護動作前，5011開關一直處于合閘狀態，發變組主變高壓側開關聯跳保護采用5011 開關與5012 開關常閉輔助接點串聯啟動，盡管5012 開關分閘，但該保護正確不動作。

（2）發電機定子過電壓保護定值為130 V、0.5 s，在整個事件過程中發電機定子電壓最大為106.3 V，故該保護正確不動作。

（3）發電機頻率保護定值為50.5 Hz、1 s，動作于發信，查看故障錄波波形，02：38：59.150，頻率達到50.5 Hz；02：39：00.206，發電機保護裝置報頻率異常，故該保護正確動作，但僅作用于發信。

（4）穩控執行子站高頻切機定值，第1 輪為52.1 Hz、0.2 s，第2 輪為52.5 Hz、0.5 s，但由于投入了高頻保機功能壓板，故穩控執行子站正確不動作。

（5）低壓電機欠壓保護定值為247 V、0.5 s，動作于跳閘，查看低壓母線電壓波形，2：41：20.892，電壓降至247 V；2：41：21.400發電機定子冷卻水泵跳閘，該保護正確動作；由于設定定子冷卻水流量開關延時30 s 動作；2：41：51.616，發電機定子斷水保護動作，5011 開關、滅磁開關、6 kV 工作電源進線開關跳閘，該保護正確動作。

綜上所述，該事件中電氣保護均能正確動作，但由于未配置零功率切機保護，且頻率保護僅動作于信號，故發電機一直處于運行狀態，沒有任何電氣量保護動作于發電機滅磁和跳閘，發電機完全處于被動運行狀態，導致機組長時間處于超速狀態。

2.2 6 kV 快切裝置動作情況

6 kV 快切裝置有3 種啟動方式：事故啟動、非正常工況啟動和手動啟動，事故和非正常工況下采用串聯切換，手動采用并聯切換。

（1）2：39：57.718 前，發變組保護未動作，電壓未降低到母線失壓值，快切裝置正確不動作。

（2）2：39：57.718，運行人員手動啟動快切裝置，但此時6 kV母線頻率為44.68 Hz，導致頻差為5.32 Hz，遠大于允許頻差值0.15 Hz，經過允許切換最長時間30 s 后，報頻差越限同期失敗、并聯超時失敗、手動切換失敗，并閉鎖快切裝置，因此快切裝置正確不動作。

工作電源失壓定值為80%UN、1 s，母線失壓定值為75%UN、1 s，2：40：47.787，工作電源最大相電壓46.82 V、最小相電壓36.17 V，線電壓低于報警定值；2：41：12.916，母線最大相電壓40.82 V、最小相電壓28.72 V，線電壓低于報警定值，故分別延時1 s 后報工作電源失壓告警、母線失壓告警，但由于閉鎖信號一直存在，快切裝置正確不動作。

2.3 380 V 保安段快切裝置動作情況

380 V 保安段一次接線如圖3 所示，其快切裝置有2 種啟動方式：非正常工況啟動和手動啟動。非正常工況指進線開關偷跳或母線電壓低的情況，采用串聯切換。手動啟動采用并聯切換。

圖3 380 V 保安段一次接線

母線失壓定值為70%UN、1 s，2：40：21.365，母線電壓為265 V，低于失壓啟動定值，快切裝置啟動。由于檢測到備用電源電壓低，所以快切裝置分開工作電源開關K3 后，未合上備用電源開關K7，而是直接合上保安C 段開關K1，并啟動柴油發電機。然而柴油發電機運行后，其出口開關K0 并未及時合上，導致保安段失電。

綜上所述，保安段快切裝置正確動作，但由于出口開關K0未及時合上，導致保安段失電。事后查明，該開關存在卡澀問題，柴油發電機平常試運時，該開關不進行合閘。

3 結論與教訓

從以上分析可知，在整個事件發生的過程中，需要汲取以下教訓：

（1）發變組缺少零功率保護，導致出線全跳后，發電機組長期處于超速運行狀態，嚴重威脅機組安全，應立即配置，在機組并網后投入，并作用于跳閘。

（2）頻率保護配置于穩控執行子站的同時又投入高頻保機功能是不妥當的，不能起到保護作用，應與發電機的頻率保護結合起來，配置于發變組保護，作用于跳閘，并采取措施保證可靠性。

（3）運行人員原理不熟、操作不當，未及時拍停機組，并錯誤地手動啟動了6 kV 快切裝置。因此，應提高操作人員處理事故能力，加強發變組保護、廠用電快切裝置原理的培訓。

（4）柴油發電機試運時應將柴油機本體及其出口開關同時試運，使得保安C 段帶電，以確保所有設備能夠安全可靠運行。

（5）應根據定期試驗評估汽輪機調門的動作性能，發現卡澀情況應盡快修復，并調整機械超速、電超速的動作值，防止事故情況下汽輪機長期超速運行。