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相引線因為大風刮起的雜物造成對地(空冷島擋風墻)放電,主變差動保護動作跳閘,機組停運。由于廠用電快切裝置沒有動作,停運機組廠用電全失,所幸所有直流油泵、保安電源的柴油機組正常啟動,再加上運行人員處置得當,未造成嚴重的設備損壞。但是,鍋爐的引風機、送風機、給水泵、汽機的凝結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后機組才重新并網(wǎng)。廠用電失電可能造成非常嚴重的后果,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,專門遠距離接入1回廠用電備用電源的投資費用又太高,所以采用了現(xiàn)在的設計方案。
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套差動保護分別在17.5Ms和18.5Ms時動作;主變高壓側(cè)2個開關分別在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時恢復到正常水平。10kV廠用母線的2個工作進線開關在60.5Ms和61Ms時斷開,根據(jù)串聯(lián)切換的原則,這才是備用電源進線開關合閘的時機,而此時備用電源其實已經(jīng)恢復正常。備用進線開關為什么不合閘,是因為切換裝置設置了這樣的邏輯:如果裝置判斷備用電源失電,則閉鎖切換,只有人工復位,才能進行下一次切換。
如果一個電廠的廠用電備用電源與主機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,運行人員可以盡快調(diào)整備用電源系統(tǒng)的運行方式,恢復備用電源。但是,對于廠用電備用電源與主機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行修改??烨醒b置判別備用電源失電時,應該閉鎖切換功能,而電氣故障造成備用電源瞬時電壓降低并很快恢復時,裝置應能即時復位,保證切換成功。
由于快切裝置閉鎖后不能自動復位,廠家結合用戶建議提出了改進方案,設計了一個程序,引入“低壓閉鎖確認時間”和“正常電壓確認時間”2個參數(shù)。具體邏輯是:當備用電源失壓時,不立即閉鎖快切,而是根據(jù)失電時間進行判斷。當失電時間達到“低壓閉鎖確認時間”,則認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到“低壓閉鎖確認時間”,備用電源已經(jīng)恢復,則裝置不再閉鎖,“正常電壓確認”啟動計時,達到“正常電壓確認時間”,則裝置就認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,電廠技術人員確定“低壓閉鎖確認時間”取5s,“正常電壓確認時間”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,運行人員按機組廠用電全失處理,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“低壓閉鎖確認時間”,到52.6Ms時,備用電源恢復正常水平,裝置不再閉鎖,而開始“正常電壓確認時間”;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群的自啟動。
本方案已經(jīng)在現(xiàn)場實施,功能試驗正常。