杜耀明
(武鄉(xiāng)和信發(fā)電有限公司,山西 長治 046300)
2009-03-13,某電廠的1號主變壓器高壓側(cè) C相引線因為大風(fēng)刮起的雜物造成對地(空冷島擋風(fēng)墻)放電,主變差動保護(hù)動作跳閘,機(jī)組停運(yùn)。由于廠用電快切裝置沒有動作,停運(yùn)機(jī)組廠用電全失,所幸所有直流油泵、保安電源的柴油機(jī)組正常啟動,再加上運(yùn)行人員處置得當(dāng),未造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞。但是,鍋爐的引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵、汽機(jī)的凝結(jié)水泵失電以及大量閥門、擋板的短時失電,給事故處理造成極大困難,汽水系統(tǒng)遭受了比較大的沖擊,并造成局部超壓和部分管道支吊架損壞,致使9h后機(jī)組才重新并網(wǎng)。廠用電失電可能造成非常嚴(yán)重的后果,因此是反措重點防范的事故。
該廠電氣系統(tǒng)主接線具有一些特殊性,升壓站只有500kV一個電壓等級,高壓母線采用3/2接線方式,2臺主變壓器和1臺廠用備用變壓器的高壓側(cè)以及2回出線都與500kV母線相連。雖然這種接線方式下廠用電系統(tǒng)的安全性相對較差,但考慮到升壓站全部失電畢竟是小概率事件,而且由于附近沒有110kV和220kV變電站,專門遠(yuǎn)距離接入1回廠用電備用電源的投資費(fèi)用又太高,所以采用了現(xiàn)在的設(shè)計方案。
該廠的廠用電快切裝置采用的是深圳某廠家的產(chǎn)品,型號為SID-8 BT,裝置投運(yùn)以來一直工作正常。故障發(fā)生時,整個500kV系統(tǒng)的C相電壓嚴(yán)重降低,只有額定值的11.4%。而快切裝置判斷備用電源是否正常的電壓監(jiān)視器電壓正好取自C相,所以裝置判斷備用電源消失,閉鎖了事故切換功能。裝置閉鎖的理由似乎相當(dāng)充分,但是從故障錄波器記錄的波形(見圖1)分析,卻值得商榷。
由圖1可知,主變高壓側(cè)C相接地發(fā)生在0s,主變的2套差動保護(hù)分別在17.5Ms和18.5Ms時動作;主變高壓側(cè)2個開關(guān)分別在33.5Ms和35Ms時斷開,切除了故障點;備用變高壓側(cè)C相電壓在52.6Ms時恢復(fù)到正常水平。10kV廠用母線的2個工作進(jìn)線開關(guān)在60.5Ms和61Ms時斷開,根據(jù)串聯(lián)切換的原則,這才是備用電源進(jìn)線開關(guān)合閘的時機(jī),而此時備用電源其實已經(jīng)恢復(fù)正常。備用進(jìn)線開關(guān)為什么不合閘,是因為切換裝置設(shè)置了這樣的邏輯:如果裝置判斷備用電源失電,則閉鎖切換,只有人工復(fù)位,才能進(jìn)行下一次切換。
如果一個電廠的廠用電備用電源與主機(jī)出線不在同一電壓等級,這個邏輯存在的問題并不明顯。因為在高電壓等級的系統(tǒng)中,單相故障占到電氣故障的絕大多數(shù),再考慮到2個電壓等級間聯(lián)絡(luò)變壓器的阻抗和星三角轉(zhuǎn)換的影響,主系統(tǒng)單相故障、機(jī)組跳閘時,備用電源的電壓能夠維持在一個較高水平,保證廠用電切換正常。此外,如果僅是備用電源系統(tǒng)發(fā)生故障,閉鎖切換也不存在太大問題。因為主機(jī)系統(tǒng)在備用電源系統(tǒng)故障期間發(fā)生故障并要求切換廠用電的幾率很低,運(yùn)行人員可以盡快調(diào)整備用電源系統(tǒng)的運(yùn)行方式,恢復(fù)備用電源。但是,對于廠用電備用電源與主機(jī)出線接在同一電壓等級的系統(tǒng)來說,閉鎖切換就意味著廠用電失電不可避免。
為了防止同類事故的發(fā)生,對于升壓站只有一個電壓等級或者主機(jī)出線系統(tǒng)與備用電源系統(tǒng)電氣連接非常緊密的電廠來說,必須修改快切裝置的邏輯,主要是對備用電源消失閉鎖快切的邏輯進(jìn)行修改。快切裝置判別備用電源失電時,應(yīng)該閉鎖切換功能,而電氣故障造成備用電源瞬時電壓降低并很快恢復(fù)時,裝置應(yīng)能即時復(fù)位,保證切換成功。
由于快切裝置閉鎖后不能自動復(fù)位,廠家結(jié)合用戶建議提出了改進(jìn)方案,設(shè)計了一個程序,引入“低壓閉鎖確認(rèn)時間”和“正常電壓確認(rèn)時間”2個參數(shù)。具體邏輯是:當(dāng)備用電源失壓時,不立即閉鎖快切,而是根據(jù)失電時間進(jìn)行判斷。當(dāng)失電時間達(dá)到“低壓閉鎖確認(rèn)時間”,則認(rèn)為備用電源確實永久失電,裝置就閉鎖快切;如果失電時間沒有達(dá)到“低壓閉鎖確認(rèn)時間”,備用電源已經(jīng)恢復(fù),則裝置不再閉鎖,“正常電壓確認(rèn)”啟動計時,達(dá)到“正常電壓確認(rèn)時間”,則裝置就認(rèn)為備用電源確實已穩(wěn)定,開始切換。這2個時間都是在0~9.99s內(nèi)可調(diào),調(diào)整步距10Ms,定值由用戶確定。在綜合分析廠用電可靠性、運(yùn)行操作時間、可能的電氣故障切除時間等諸多因素后,電廠技術(shù)人員確定“低壓閉鎖確認(rèn)時間”取5s,“正常電壓確認(rèn)時間”取10Ms。這樣,如果發(fā)生發(fā)變組掉閘同時廠用備用電源永久失電的故障,則5s后裝置閉鎖,運(yùn)行人員按機(jī)組廠用電全失處理,快切裝置不會出現(xiàn)誤動。如果發(fā)生發(fā)變組掉閘同時廠用備用電源瞬時低壓的故障,就像這次事故那樣,則裝置在0s啟動“低壓閉鎖確認(rèn)時間”,到52.6Ms時,備用電源恢復(fù)正常水平,裝置不再閉鎖,而開始“正常電壓確認(rèn)時間”;10Ms后,備用電壓仍正常,則裝置執(zhí)行切換,不會影響廠用電動機(jī)群的自啟動。
本方案已經(jīng)在現(xiàn)場實施,功能試驗正常。