(酒鋼（集團(tuán)）公司能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100)

引言

某電解鋁企業(yè)受大風(fēng)天氣影響，電網(wǎng)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1）內(nèi)運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組送出線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，同時(shí)安全穩(wěn)定控制裝置按“機(jī)組跳閘聯(lián)切負(fù)荷”控制策略分別切網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷；負(fù)荷側(cè)整流機(jī)組相繼退出運(yùn)行造成電解鋁2 個(gè)系列負(fù)荷退出，網(wǎng)內(nèi)配置的安全穩(wěn)定控制裝置按“聯(lián)絡(luò)線斷面流出方向越限”控制策略切除網(wǎng)內(nèi)的4號(hào)機(jī)組和1號(hào)機(jī)組。

圖1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

本次事故造成了鋁電網(wǎng)電源側(cè)3 臺(tái)300 MW 及以上發(fā)電機(jī)組跳閘，電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)大幅波動(dòng)，負(fù)荷側(cè)10臺(tái)整流機(jī)組相繼退出運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了重大影響。

1 事故經(jīng)過(guò)

（1）2017 年5 月3 日，05∶04∶18.567 電廠側(cè)2 號(hào)機(jī)組送出線路A 相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。網(wǎng)內(nèi)安穩(wěn)系統(tǒng)“機(jī)組故障聯(lián)切負(fù)荷”動(dòng)作分別切除電解鋁第一系列145.2 MW負(fù)荷、電解鋁第二系列143.0 MW負(fù)荷和33.9 MW網(wǎng)內(nèi)其他負(fù)荷。

（2）05∶19∶48.859 電解鋁第二系列負(fù)荷基本回零，網(wǎng)內(nèi)配置的安穩(wěn)裝置檢測(cè)到“電解鋁第二系列供電線路跳閘”，需切機(jī)組量為544.9 MW。并向電廠側(cè)發(fā)切除3 號(hào)機(jī)組命令。但安穩(wěn)裝置閉鎖，指令無(wú)法執(zhí)行（由于#2 主變高壓側(cè)零序電壓異常閉鎖”報(bào)警，網(wǎng)內(nèi)安穩(wěn)裝置閉鎖）。

（3）05∶20∶13.118網(wǎng)內(nèi)安穩(wěn)裝置檢測(cè)到“聯(lián)絡(luò)線斷面上網(wǎng)越限112.3 MW，并向電廠側(cè)發(fā)切除電廠側(cè)4號(hào)機(jī)組命令，4號(hào)機(jī)組被切除。

（4）05∶23∶36.482 安穩(wěn)裝置接收電解鋁第一系列負(fù)荷損失容量203.1 MW。

（5）05∶23∶36.946網(wǎng)內(nèi)安穩(wěn)裝置檢測(cè)到“聯(lián)絡(luò)線斷面再次上網(wǎng)越限動(dòng)作”，并向電廠側(cè)發(fā)切除1號(hào)機(jī)組命令，1號(hào)機(jī)組被切除。

（6）05∶04∶18～05∶26∶52電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組送出線路A相出現(xiàn)9次接地，具體見(jiàn)表1。

3 故障資料收集

05∶4∶18～05∶26∶52電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的2號(hào)機(jī)組送出線路A相出現(xiàn)9次接地時(shí)的故障錄波曲線，見(jiàn)圖2。

05∶04∶18～05∶26∶52 期間，2 號(hào)機(jī)組送出線路A相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，0.6 s 后斷路器重合閘動(dòng)作，斷路器合閘的部分曲線見(jiàn)圖3。

表1 9次接地動(dòng)作情況

圖2 2號(hào)機(jī)組送出線路故障錄波波形

圖3 斷路器合閘的部分曲線

05∶04∶18.584～05∶26∶52.314，線路A 相電壓出現(xiàn)9次異常，同時(shí)產(chǎn)生零序電壓，故障錄波穩(wěn)態(tài)記錄見(jiàn)圖4。

圖4 故障錄波穩(wěn)態(tài)記錄

4 原因分析

首先，大風(fēng)天氣下出現(xiàn)#2 主變送出線路A 相出現(xiàn)接地，引起#2 主變送出線路電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘。網(wǎng)內(nèi)配置的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)按照“電源故障聯(lián)切負(fù)荷”的控制邏輯，切除網(wǎng)內(nèi)相對(duì)應(yīng)的部分負(fù)荷。

其次，在切除網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的同時(shí)發(fā)生了#2 主變送出線路A相再次接地和#2主變高壓側(cè)C相電壓互感器接線板松動(dòng)的問(wèn)題（期間，由于產(chǎn)生“零序電壓異?！?，整套安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)閉鎖），而電解鋁控制系統(tǒng)同步信號(hào)跟蹤不及時(shí)，電解鋁第二系列負(fù)荷基本回零，雖然安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)主站判斷出“負(fù)荷損失需聯(lián)切機(jī)組”，但安穩(wěn)系統(tǒng)閉鎖，控制邏輯無(wú)法執(zhí)行，最后只能靠“并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上網(wǎng)越線”動(dòng)作，切除網(wǎng)內(nèi)的4號(hào)機(jī)組。

最后，由于大風(fēng)天氣下，#2 主變送出線路的A相交替出現(xiàn)重合閘動(dòng)作和A 相生接地的發(fā)生，電網(wǎng)內(nèi)的電解鋁控制系統(tǒng)同步信號(hào)跟蹤不及時(shí)，再次發(fā)生電解鋁第一系列負(fù)荷基本回零，“并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上網(wǎng)越限動(dòng)作”再次動(dòng)作，并切除網(wǎng)內(nèi)的1號(hào)機(jī)組。

5 故障原因排查

5.1 電源側(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看和調(diào)閱事故期間的視頻材料，確定造成2 號(hào)機(jī)組送出線路A 相出現(xiàn)9 次接地原因?yàn)?2主變第一龍門架線路A相門架引線向爬梯進(jìn)行了放電，經(jīng)與設(shè)計(jì)部門確認(rèn)，設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大風(fēng)惡劣天氣考慮不全，引線與爬梯的安全距離不夠，導(dǎo)致了大風(fēng)天氣下引線向爬梯多次放電，從而引起#2 主變送出線路的單相重合閘多次動(dòng)作。

檢查發(fā)現(xiàn)#2 主變高壓側(cè)C 相電壓互感器接線板出現(xiàn)了松動(dòng)，在大風(fēng)天氣下由于安穩(wěn)裝置采集的C 相電壓出現(xiàn)異常，從而出現(xiàn)了電廠側(cè)配置的安穩(wěn)裝置“零序電壓異?！钡漠惓８婢?/p>

5.2 電網(wǎng)側(cè)

網(wǎng)內(nèi)配置的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的“零序電壓異?！钡目刂七壿嫞凑粘Ｒ?guī)電網(wǎng)的配置，沒(méi)有充分考慮企業(yè)電網(wǎng)的特殊性，在安穩(wěn)主站接收到電廠側(cè)安穩(wěn)裝置的“零序電壓異?！毙盘?hào)后，對(duì)整個(gè)安穩(wěn)系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖，故障期間安穩(wěn)系統(tǒng)失效。

對(duì)于企業(yè)電網(wǎng)內(nèi)不影響方式判斷的電源線路當(dāng)檢測(cè)到“零序電壓異?！睍r(shí)不應(yīng)該閉鎖整套安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

5.3 負(fù)荷側(cè)

大風(fēng)天氣下，由于#2 主變第一龍門架線路A 相門架引線與爬梯之間的距離不夠，引起放電情況下，系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，而負(fù)荷側(cè)電解鋁控制系統(tǒng)同步信號(hào)采用負(fù)荷側(cè)A、C 相電壓，在某一相電壓出現(xiàn)異常出現(xiàn)了穩(wěn)流控制系統(tǒng)同步信號(hào)跟蹤不及時(shí)，與主回路失同步及逆變的問(wèn)題，從而導(dǎo)致了大量負(fù)荷的損失。

6 防范措施

（1）對(duì)于電源側(cè)，依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件重新計(jì)算電氣設(shè)備的安全距離，并對(duì)不滿足要求的進(jìn)行整改。

（2）優(yōu)化網(wǎng)內(nèi)配置的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)邏輯。

涉及的元件電氣量異常影響主站控制策略的應(yīng)遵循以下原則：

(a)對(duì)于影響方式判斷、判斷跳閘、過(guò)載、斷面越限的元件出現(xiàn)電氣量異常，閉鎖安穩(wěn)裝置。

(b)對(duì)于其他的電源及負(fù)荷線路出現(xiàn)電氣量異常，如當(dāng)產(chǎn)生的零序電壓大于10%～15%U 時(shí)，安穩(wěn)裝置只報(bào)警，提醒運(yùn)行人員檢查電壓采集回路，不再閉鎖全網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，避免由于電壓回路異常期間發(fā)生網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷損失時(shí)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)無(wú)法正常動(dòng)作的問(wèn)題。

（3）通過(guò)升級(jí)數(shù)控器JM810 的方法解決網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)單相電壓異常后穩(wěn)流控制系統(tǒng)同步信號(hào)跟蹤不及時(shí)，與主回路失同步及逆變等問(wèn)題，具體如下：

同步識(shí)別，升級(jí)后單同步（A、C 相中任意相丟失）長(zhǎng)期運(yùn)行；雙同步（A、C 相均丟失）丟失延時(shí)25個(gè)周波，時(shí)間到后封鎖脈沖，電網(wǎng)故障切除后脈沖仍封鎖，只能通過(guò)手動(dòng)開(kāi)放。

7 結(jié)束語(yǔ)

(1)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和當(dāng)?shù)刈類毫託夂驐l件進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免由于設(shè)計(jì)問(wèn)題造成電氣安全距離不夠、引起帶電線路跳閘。

(2)在項(xiàng)目建設(shè)階段應(yīng)嚴(yán)格按照會(huì)審后的施工圖紙進(jìn)行施工。

(3)應(yīng)依據(jù)企業(yè)電網(wǎng)的特點(diǎn)合理制定安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)控制邏輯。

(4)電解鋁控制系統(tǒng)應(yīng)充分考慮電網(wǎng)出現(xiàn)的各類異常，在發(fā)生異常情況下，可靠躲過(guò)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作時(shí)間。