劉興華+張立英

摘 要：2014年10月，青銅峽鋁業(yè)股份公司寧東鋁業(yè)分公司供電車間空壓站10kV系統(tǒng)新增快切裝置調(diào)試過程中出現(xiàn)I段母線失電，快切裝置動(dòng)作失敗，造成該段母線失電，5臺(tái)空壓機(jī)及1臺(tái)發(fā)電機(jī)跳機(jī)故障。通過本次事故，分析該系統(tǒng)快切裝置拒動(dòng)原因，提出合理的的運(yùn)行方式，防止出現(xiàn)快切裝置誤動(dòng)事故。

關(guān)鍵詞：快切裝置；供電系統(tǒng)；繼電保護(hù)

一、 故障前運(yùn)行方式

空壓站兩路10kV電源分別引自10kV總配207、208開關(guān)柜，接帶空壓站兩臺(tái)進(jìn)線開關(guān)柜901、902。空壓站Ⅰ、Ⅱ段母線各帶5臺(tái)空壓機(jī)、1臺(tái)循環(huán)水變及汽機(jī)Ⅰ、Ⅱ段聯(lián)絡(luò)線?？偱溥M(jìn)線開關(guān)207、208，空壓站進(jìn)線開關(guān)901、902及汽機(jī)聯(lián)絡(luò)線開關(guān)915、916，汽機(jī)進(jìn)線開關(guān)101、102全部在運(yùn)行狀態(tài)，母聯(lián)開關(guān)300、900、100全部在熱備狀態(tài)，空壓站母聯(lián)柜快切裝置投運(yùn)?？諌赫劲穸?臺(tái)空壓機(jī)及1臺(tái)變壓器運(yùn)行，負(fù)荷約5500kW。汽機(jī)車間1#發(fā)電機(jī)運(yùn)行，額定功率6000kW，故障前接近滿負(fù)荷運(yùn)行。具體運(yùn)行方式見圖1。

二、 故障原因

1.故障經(jīng)過

2014年10月22日，供電車間與快切裝置廠家將快切裝置安裝完畢后進(jìn)行模擬空壓站Ⅰ段電源失電，母聯(lián)自投的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)運(yùn)行人員斷開總配901開關(guān)，出現(xiàn)母聯(lián)900自投不成功，空壓站Ⅰ段所帶5臺(tái)空壓機(jī)（3#空壓機(jī)、5#空壓機(jī)、7#空壓機(jī)、9#空壓機(jī)、11#空壓機(jī)）及汽機(jī)發(fā)電機(jī)全部跳機(jī)故障。

2.原因分析

根據(jù)保護(hù)故障波形及快切裝置切換報(bào)告分析，切總配207開關(guān)后，空壓站1#進(jìn)線901失電，快切裝置無流起動(dòng)（快切裝置無流起動(dòng)條件是電流小于0.05A，頻率小于49.5Hz，兩者同時(shí)滿足條件）。受1#發(fā)電機(jī)影響，207開關(guān)斷開后，空壓站Ⅰ段母線頻率不能立即降到49.5Hz，快切裝置不能立即啟動(dòng)，錯(cuò)過了劃差快速切換的時(shí)間。經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí)后，汽機(jī)1#發(fā)電機(jī)因負(fù)荷不平衡，OVP保護(hù)跳機(jī)，空壓站Ⅰ段母線頻率逐步降到49.5 Hz，快切裝置滿足無流啟動(dòng)的判據(jù)條件，這時(shí)Ⅰ母殘壓已經(jīng)滯后于Ⅱ母電壓角度差為142°在非安全區(qū)，需要等待殘壓下降到實(shí)時(shí)快速切換設(shè)定參數(shù)（角差，壓差，頻差內(nèi)）采用實(shí)時(shí)快速切換方式。由于實(shí)施快速切換裝置默認(rèn)的允許合閘的壓差、角差頻差較大。母聯(lián)900合閘時(shí)快切裝置檢同期時(shí)捕捉到網(wǎng)側(cè)（Ⅱ母）與待并側(cè)（Ⅰ母）電壓差ΔU=135.74%、角差Δθ=-830，在母聯(lián)900合閘瞬間沖擊電流（約2400A左右），超過母聯(lián)900速斷定值（速斷值900A，延時(shí)0s），所以母聯(lián)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘，發(fā)電機(jī)速斷保護(hù)跳閘，空壓機(jī)因母線失壓，低電壓保護(hù)跳閘。圖2為母聯(lián)900切換時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作波形圖。

3.裝置動(dòng)作報(bào)告

起動(dòng)時(shí)間：2014/10/22 15：27：23：586

起動(dòng)方式：無流起動(dòng)

切換方向：進(jìn)線1→母聯(lián)

切換方式：串聯(lián)

實(shí)現(xiàn)方式：實(shí)時(shí)快速切換

切換結(jié)果：切換成功

01切換起動(dòng)：

Uab2 99.90% ΔU=190.96%

Uab1 101.83% Δf=0.52Hz

f2 50.03 Hz Δθ=142.40

f2 49.51 Hz Δf/Δt=0.00Hz/s

Ia1 0.00A 進(jìn)線1開關(guān) 合位

Ia2 0.33A 進(jìn)線2開關(guān) 合位

母聯(lián)開關(guān) 跳位

02跳進(jìn)線1開關(guān)開始：

Uab2 99.90% ΔU=190.96%

Uab1 101.83% Δf=0.52Hz

f2 50.03 Hz Δθ=142.40

f2 49.51 Hz Δf/Δt=0.00Hz/s

Ia1 0.00A 進(jìn)線1開關(guān) 合位

Ia2 0.33A 進(jìn)線2開關(guān) 合位

母聯(lián)開關(guān) 跳位

03跳進(jìn)線1開關(guān)成功：

Uab2 100.19% ΔU=195.5%

Uab1 101.88% Δf=0.54Hz

f2 50.03 Hz Δθ=150.70

f2 49.49 Hz Δf/Δt=0.00Hz/s

Ia1 0.00A 進(jìn)線1開關(guān) 跳位

Ia2 0.33A 進(jìn)線2開關(guān) 合位

母聯(lián)開關(guān) 跳位

04合母聯(lián)開關(guān)開始：

Uab2 101.11% ΔU=135.74%

Uab1 101.96% Δf=0.69Hz

f2 50.03 Hz Δθ=-830

f2 49.34 Hz Δf/Δt=0.00Hz/s

Ia1 0.00A 進(jìn)線1開關(guān) 跳位

Ia2 0.33A 進(jìn)線2開關(guān) 合位

母聯(lián)開關(guān) 跳位

05合母聯(lián)開關(guān)成功：

Uab2 100.94% ΔU=119.49%

Uab1 102.11% Δf=0.71Hz

f2 50.04 Hz Δθ=-72.10

f2 49.32 Hz Δf/Δt=0.00Hz/s

Ia1 0.00A 進(jìn)線1開關(guān) 跳位

Ia2 0.33A 進(jìn)線2開關(guān) 合位

母聯(lián)開關(guān) 合位

4.結(jié)論

在該次故障發(fā)生的主要原因是試驗(yàn)人員對(duì)系統(tǒng)不熟，沒有考慮到發(fā)電機(jī)對(duì)系統(tǒng)的影響，只按照常規(guī)快切裝置的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。第二，試驗(yàn)前，技術(shù)人員未充分了解快切裝置無流切換的條件，忽略了發(fā)電機(jī)及空壓機(jī)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)對(duì)母線頻率的影響。第三，快切裝置殘壓切換時(shí)設(shè)置門檻值過高，裝置在電壓差ΔU=135.74%、角差Δθ=-830的情況下合母聯(lián)900，造成母聯(lián)沖擊電流過大，900合閘失敗。第四，母聯(lián)900開關(guān)速斷保護(hù)定值未及時(shí)校正，以配合快切裝置動(dòng)作。

三、 改進(jìn)措施

1.減小快切裝置實(shí)時(shí)快速切換允許的角差范圍，降低母聯(lián)合閘時(shí)的沖擊電流，防止造成母聯(lián)、發(fā)電機(jī)電流沖擊過大。同時(shí)調(diào)整母聯(lián)速斷定值及延時(shí)，以躲過母聯(lián)合閘沖擊。

2.更改快切裝置啟動(dòng)判據(jù)，取消頻率判據(jù)條件或提高頻率切換值，減少系統(tǒng)切換時(shí)間，使快切裝置盡可能在第一輪劃差階段實(shí)現(xiàn)快切。

3.在汽機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)期間，禁止投入空壓站快切裝置。

參考文獻(xiàn)：

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