李勝江

[摘 ?要]通過某電廠6kV電動機(jī)FC開關(guān)熔斷器裸露金屬部分與直流插件破損套管接觸，引起6kV系統(tǒng)諧振、接地，交流串入直流回路，導(dǎo)致開關(guān)誤動的原因分析，明確了根本原因是開關(guān)控制回路對地分布電容大，串入交流后，容抗小，開關(guān)跳、合閘線圈動作電壓低，交流電經(jīng)電容與開關(guān)跳、合閘線圈構(gòu)成通路，開關(guān)誤動，并提出預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]交流串入直流 ?分布電容大 ?開關(guān)誤動 ?原因分析 ?預(yù)防

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0273-02

前言

火力發(fā)電廠中，110V直流電源因輸出電壓恒定，不周期性變化，通常作為繼電保護(hù)、自動裝置、信號回路以及斷路器分、合閘出口繼電器控制電源等。當(dāng)前微機(jī)繼電保護(hù)裝置各繼電器動作功率小、低電位下動作迅速。跳、合閘回路電纜較長，對地分布電容大，恒定的直流電壓下，電容相當(dāng)于開路狀態(tài)，儲存的電荷不會釋放掉。交流電輸出電壓通常做正弦周期性變化的，對分布電容大回路，當(dāng)有足夠大電壓等級的交流電通過時(shí)，正弦電壓正周期內(nèi)電容充電，負(fù)周期內(nèi)電容放電，相當(dāng)于交流電作用下電容容抗小，容易使動作功率小的繼電器動作，極易引起開關(guān)誤動作。

1 事故概述

某電廠裝機(jī)容量為6×200MW，2012年5月開始進(jìn)行 3、4號機(jī)組脫硫系統(tǒng)工程改造，發(fā)電機(jī)出口各新增了一臺高壓脫硫變壓器，發(fā)電組保護(hù)同時(shí)進(jìn)行了改造，2012年8月16日3號機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。8月22日2時(shí)50分機(jī)組正常運(yùn)行，有功功率125MW，發(fā)電機(jī)定子電壓15856V，定子電流4761A，轉(zhuǎn)子電壓220V，轉(zhuǎn)子電流1075A。4號機(jī)組改造停運(yùn)，4號機(jī)組6kVⅣA、ⅣB段送電備用的負(fù)荷有：二期5號除灰空壓機(jī)，4號爐1號、2號送風(fēng)高、低速電機(jī)，2號循環(huán)水泵高速電機(jī)，4號爐1號、2號磨煤機(jī)、1號排粉機(jī)，4號爐1號、2號引風(fēng)機(jī)電機(jī)。

2012年8月22日2時(shí)57分8秒至13秒期間，4號機(jī)組DCS中來“6kVIVB段母線有諧波”、“6kV B分支進(jìn)線PT接地報(bào)警”。2時(shí)57分18秒，3號機(jī)組DCS來“4013開關(guān)跳閘”、“3號發(fā)變組第二組保護(hù)出口動作”光字牌;4號機(jī)組1號磨煤機(jī)、2號循環(huán)水泵高速、2號送風(fēng)機(jī)高速開關(guān)同時(shí)合閘電機(jī)自啟動。2時(shí)59分57 秒3號汽輪機(jī)手動打閘，3號機(jī)組停機(jī)。3號發(fā)變組保護(hù)屏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屏均無保護(hù)跳閘出口信號及異常報(bào)警，3號發(fā)變組一次系統(tǒng)所屬設(shè)備運(yùn)行正常。

2 開關(guān)誤動原因分析

2.1 開關(guān)誤動初步分析

新電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)繼電保護(hù)反事故措施中要求“雙套保護(hù)直流電源必須取自不同直流系統(tǒng)”，其目的是為了防止一路直流電源故障消失，另一路繼續(xù)供電，保護(hù)裝置可靠動作。為落實(shí)這一要求，該發(fā)電廠3、4號發(fā)變組保護(hù)換型改造時(shí)，將3號機(jī)組110V直流電源作為3號發(fā)變組A套微機(jī)保護(hù)裝置及第一組控制回路直流電源，將4號機(jī)組110V直流電源作為3號發(fā)變組B套保護(hù)裝置及第二組控制回路的電源。

事件發(fā)生后，經(jīng)查找6kVⅣB段諧振及A相接地原因?yàn)槎?號除灰空壓機(jī)FC電源開關(guān)處接地，將開關(guān)停電，發(fā)現(xiàn)該開關(guān)二次插件PVC防護(hù)管與開關(guān)A相一次保險(xiǎn)端部導(dǎo)電部位接觸，且插件端部PVC防護(hù)管對開關(guān)柜體放電，造成6kVⅣB段諧振及A相接地。又因5號除灰空壓機(jī)電源開關(guān)二次插件端部護(hù)套與開關(guān)本體發(fā)生間歇性放電，導(dǎo)致插件端頭二次線燒損，插頭內(nèi)124號線被燒露出銅芯，且此開關(guān)A相對箱體放電時(shí)弧光電阻兩端電壓在放電瞬間一端通過5號除灰空壓機(jī)開關(guān)二次插件124號銅芯線、DL常閉接點(diǎn)、102號線串入4號機(jī)110V直流系統(tǒng)負(fù)極中，另一端通過箱體接地，構(gòu)成等效的交流電源（如圖1）。這里R弧光是對地放電產(chǎn)生弧光電阻，其兩端電壓等效為交流電源AC串入110V直流負(fù)極。

查閱4號機(jī)組故障錄波器波形，初期5號除灰空壓機(jī)FC電源開關(guān)初期產(chǎn)生弧光只對箱體放電時(shí)造成6kVⅣB段諧振，之后二次插件124號銅芯被弧光燒裸露后較小的弧光電阻兩端交流電壓串入110V直流負(fù)極后，3號機(jī)組開關(guān)跳閘，4號機(jī)組3臺電動機(jī)自啟動，同時(shí)因交流電壓過高，導(dǎo)致了2號循環(huán)水泵高速電源開關(guān)控制回路中跳閘位置繼電器TWJ線圈負(fù)極接線端子絕緣擊穿， 4號機(jī)110V直流負(fù)極接地。最后6kVⅣB段A相完全接地。

2.2 3號發(fā)變組主開關(guān)跳閘原因具體分析

由于3號發(fā)變組4013開關(guān)跳閘線較長（其電纜來自一期網(wǎng)控母差屏、安穩(wěn)屏Ⅱ和失靈保護(hù)屏等，長度約400米），電纜對地分布電容較大，交流電時(shí)容抗小，當(dāng)交流電串入時(shí)，通過3號發(fā)變組操作箱第二組跳閘回路負(fù)極102Ⅱ，經(jīng)過21TJR，22TJR，23TJR跳閘繼電器線圈，在133Ⅱ點(diǎn)通過分布電容注入大地，此回路構(gòu)成通路，導(dǎo)致操作箱中21TJR、22TJR、23TJR出口繼電器動作，3號發(fā)變組4013開關(guān)跳閘。

2.3 4號機(jī)三臺6kV廠用電動機(jī)電源開關(guān)誤合閘原因具體分析

2.3.1 ?2號循環(huán)水泵高速電源開關(guān)合閘原因分析

2號循環(huán)水泵高速電源開關(guān)自動合閘后，4號機(jī)110V直流負(fù)極接地，查為開關(guān)控制回路跳閘位置繼電器TWJ線圈負(fù)極接地。分析認(rèn)為交流電進(jìn)入4號機(jī)110V直流系統(tǒng)后，將2號循環(huán)水泵高速電源開關(guān)控制回路中跳閘位置繼電器TWJ線圈負(fù)極接線端子絕緣擊穿，導(dǎo)致4號機(jī)110V直流負(fù)極接地。由于跳閘位置繼電器TWJ安裝于開關(guān)合閘回路（監(jiān)視合閘回路完好），線圈負(fù)極接線端子與開關(guān)合閘線圈相連。交流電經(jīng)開關(guān)輔助閉接點(diǎn)（S1、S12接點(diǎn)閉合）和合閘線圈Y9注入大地，導(dǎo)致開關(guān)合圈線圈勵(lì)磁，開關(guān)合閘。

2.3.2 1號送風(fēng)高速、1號磨煤機(jī)兩臺開關(guān)合閘原因

事件發(fā)生后，查閱4號機(jī)檢修期間廠用6kV電源開關(guān)合閘電壓試驗(yàn)記錄，發(fā)現(xiàn)1號送風(fēng)高速、1號磨煤機(jī)電源開關(guān)合閘電壓最低，為40V，其他開關(guān)合閘電壓均大于45V。分析原因當(dāng)交流電進(jìn)入4號機(jī)110V直流系統(tǒng)負(fù)極102線后，經(jīng)過開關(guān)輔助接點(diǎn)S12、S1、合閘線圈Y1及閉合的K1接點(diǎn)和二次電纜105點(diǎn)分布電容C注入大地，因1號送風(fēng)高速、1號磨煤機(jī)電源開關(guān)合閘電壓40V最低，合閘線圈起動功率最小，因此造成1號送風(fēng)高速、1號磨煤機(jī)兩臺開關(guān)自動合閘。而其他開關(guān)合閘線圈合閘電壓較高（大于45V），起動功率較大，此回路電流（電容電流）不足以讓合閘線圈勵(lì)磁，未受到干擾（見附圖4）。

3 事后處理與預(yù)防

出現(xiàn)6kV系統(tǒng)諧振，接地，交流電串入110V直流回路，110V直流系統(tǒng)接線端子處擊穿接地，3號機(jī)組跳閘、4號機(jī)組6kV 3個(gè)電動機(jī)自啟動，一系列的問題導(dǎo)致了嚴(yán)重后果，必須查找隱患及原因，此次事件直接原因是3、4號機(jī)組6kV系統(tǒng)各FC開關(guān)質(zhì)量問題，其開關(guān)一次保險(xiǎn)端部金屬部位無隔板，直接裸露在外，再者二次插件PVC防護(hù)管套、脫落損壞，且直接接觸到裸露的6kV 一次保險(xiǎn)金屬端頭，再由于長期套管衛(wèi)生不清潔，最終導(dǎo)致6kV 開關(guān)A相保險(xiǎn)處對防護(hù)管套及箱體放電，導(dǎo)致一系列問題發(fā)生。

為防止交流電串入直流回路事件再次發(fā)生，將3、4號機(jī)組6kV所有FC開關(guān)進(jìn)行了排查及改造，將所有3、4號機(jī)組6kV FC開關(guān)一次保險(xiǎn)處上下加裝防護(hù)絕緣隔板，將原護(hù)線管固定夾改為Ω形固定夾（見圖5），牢固鎖住護(hù)線管，有效避免護(hù)線管發(fā)生形變脫落，避免二次插件與開關(guān)一次保險(xiǎn)裸露部位接觸，杜絕不安全事件的發(fā)生。重新排查各開關(guān)分、合出口繼電器，對啟動電壓低，動作功率小的出口繼電器加以更換處理。

加強(qiáng)電氣設(shè)備的檢修工藝質(zhì)量，嚴(yán)格按工藝流程對各部件進(jìn)行檢修，重視電氣設(shè)備二次部分的檢修，檢查二次線與一次帶電部位的安全距離，二次回路的絕緣以及二次插頭、插座是否清潔、完整、無損傷，二次端子接線是否可靠牢固，二次線脫落后能否觸及一次帶電部位、開關(guān)的二次線防護(hù)套管是否完整，有無破損，與插頭接觸是否牢靠等，加大檢修過程中質(zhì)量驗(yàn)收，確保修后設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

交流串入110V直流回路引起的事故是嚴(yán)重的，要嚴(yán)防交流電混入直流電中。通過上述分析，明確了引起開關(guān)誤動主要原因是跳閘、合閘回路電纜比較長，對地分布電容較大，直流回路串入交流電壓，電容放電或者電容容抗小，使跳閘、合閘出口繼電器動作，從而引起開關(guān)誤動作，全面查找隱患防止交流電串入直流回路。另外在跳閘、合閘回路中加裝大功率繼電器，能夠提高出口繼電器交流電壓啟動電壓值，進(jìn)而防止跳閘、合閘出口繼電器的誤動。

參考文獻(xiàn)

[1]孟凡超，高志強(qiáng)，楊書東 .交流串入直流回路引起開關(guān)跳閘的原因分析.2007.

[2]曹景玉，鄭文敬，田峰 . 交流混串入直流回路引起開關(guān)跳閘的原因分析及防范.電力安全技術(shù)2010年第11期