中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華中電力試驗(yàn)研究院有限公司 張雪皎

1 事件經(jīng)過(guò)

1.1 第一起事件

電廠為兩臺(tái)燃機(jī)機(jī)組運(yùn)行，每臺(tái)機(jī)組各帶一段10kV 廠用電，兩段廠用電通過(guò)母聯(lián)斷路器互為備用并設(shè)計(jì)有柴油發(fā)電機(jī)作為事故備用電源，兩臺(tái)高廠變分別接入10kV 廠用I、II段母線。事故發(fā)生過(guò)程及錄波圖分析如下。

檢修人員在執(zhí)行10kV 黑啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)段開(kāi)關(guān)柜停電施工時(shí)，誤操作合上了與10kV 廠用工作I段帶電母線相聯(lián)的黑啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)段出線開(kāi)關(guān)柜接地刀閘（黑啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)段母線是停電檢修狀態(tài)，但其與10kV 廠用工作I 段相聯(lián)接的電纜是帶電的，出線開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)試驗(yàn)位置），導(dǎo)致1號(hào)高廠變低壓側(cè)三相接地短路，高廠變低壓側(cè)電流由35A 負(fù)荷電流（有效值）升高到最大故障電流峰值18.46kA（瞬時(shí)值），10kV 廠用工作I 段進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜發(fā)保護(hù)啟動(dòng)報(bào)文，但未達(dá)到動(dòng)作出口延時(shí)。

三相接地短路35ms 后1號(hào)高廠變內(nèi)部擊穿，高壓側(cè)故障電流由低壓三相短路時(shí)的最大峰值電流10.80kA 升高到內(nèi)部故障后最大峰值電流33.77kA。63ms 后廠變縱差速斷動(dòng)作，跳開(kāi)1號(hào)主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)、高廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)、1號(hào)發(fā)電機(jī)組停機(jī)，1號(hào)高廠變輕瓦斯告警、重瓦斯跳閘、壓力釋放非電量保護(hù)動(dòng)作信號(hào)也同時(shí)發(fā)出。88ms 后故障電流消失，10kV 廠用工作I 段母線失壓，但由于10kV 廠用工作I 段進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜保護(hù)未達(dá)到延時(shí)未動(dòng)作，也未閉鎖10kV 備自投。

10kV 廠用工作I 段母線失壓后，備自投按邏輯正常啟動(dòng)，合上10kV 廠用工作I、II 段的母聯(lián)開(kāi)關(guān)給10kV 廠用工作I 段充電，由于I 段母線上的接地故障未排除，2號(hào)高廠變同樣受到三相接地短路電流沖擊，高廠變低壓側(cè)電流由21A 負(fù)荷電流升高到最大故障電流峰值17.64kA，10kV 廠用工作II 段進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜發(fā)保護(hù)啟動(dòng)報(bào)文，但也未達(dá)到動(dòng)作出口延時(shí)，三相接地短路14ms 后2號(hào)高廠變內(nèi)部即擊穿，高壓側(cè)故障電流由低壓三相短路時(shí)的最大峰值電流10.39kA 升高到內(nèi)部故障后最大峰值電流38.64kA。37ms 后廠變縱差速斷動(dòng)作，跳開(kāi)2號(hào)主變高于側(cè)開(kāi)關(guān)、高廠變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)、2號(hào)發(fā)電機(jī)組停機(jī)，2號(hào)高廠變輕瓦斯告警、重瓦斯跳閘、壓力釋放非電量保護(hù)動(dòng)作信號(hào)也同時(shí)發(fā)出。77ms 后故障電流消失，10kV 廠用工作II 段母線失壓。

1.2 第二起事故

第二起事故為燃煤發(fā)電機(jī)組，電廠高廠變高壓側(cè)接于機(jī)端母線，高廠變低壓側(cè)有兩個(gè)分支，與主變發(fā)電機(jī)一起形成發(fā)變組單元接線形式。事故發(fā)生過(guò)程及錄波圖分析如下。

從高廠變低壓B 分支電壓波形可看出，從有電壓閃絡(luò)開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)化為A 相電壓?jiǎn)蜗嘟拥兀?23ms后轉(zhuǎn)為三相電壓同時(shí)短路接地。由于1B 分支零序過(guò)流I 段延時(shí)定值長(zhǎng)于單相接地故障時(shí)間，零序過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)但未動(dòng)作。

高廠變低壓B 分支三相短路后，B 分支的電流從最初的正常運(yùn)行電流788A（有效值）增加到最大峰值電流48.71kA（瞬時(shí)值）。三相短路40ms 后弧光保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)B 分支進(jìn)線開(kāi)關(guān)并閉鎖快切，62ms后B 分支進(jìn)線電流回零，但在45ms 時(shí)高廠變即發(fā)生內(nèi)部高壓側(cè)AB 相絕緣擊穿，高壓側(cè)故障電流從低壓三相短路時(shí)最大峰值電流27.04kA 發(fā)展為超過(guò)169.7kA（TA 飽和），在80ms 發(fā)為三相絕緣擊穿。74ms 發(fā)變組保護(hù)發(fā)廠變差動(dòng)和后備保護(hù)動(dòng)作出口，98ms 主變高壓側(cè)斷路器跳開(kāi)并機(jī)組停機(jī)，而后發(fā)電機(jī)殘壓存在仍能給高廠變提供衰減的故障電流。期間高廠變B 分支進(jìn)線PT 保險(xiǎn)燒毀，高廠變輕瓦斯信號(hào)、重瓦斯跳閘、壓力釋放跳閘均動(dòng)作。

后檢查發(fā)現(xiàn)高廠變低壓B 分支母線上1B 汽機(jī)變開(kāi)關(guān)柜接地開(kāi)關(guān)處三相放電，汽機(jī)變綜保裝置顯示0ms 零序保護(hù)啟動(dòng)，518ms 后過(guò)流一段跳閘，考慮到從采樣到故障電流啟動(dòng)保護(hù)到保護(hù)動(dòng)作出口加上斷路器分閘延時(shí)，實(shí)際高廠變僅只有45ms 的承受低壓三相短路能力明顯不足，在1B 汽機(jī)變斷路器和高廠變B 分支斷路器斷開(kāi)前就發(fā)生內(nèi)部絕緣故障，導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大造成設(shè)備損壞機(jī)組停機(jī)。

以上兩起事故，電廠方面從運(yùn)維檢修、設(shè)計(jì)施工、定值整定到設(shè)備制造等各方面進(jìn)行了檢查和處理，后續(xù)設(shè)備維修檢查合格后均恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，但因停機(jī)處理時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備損壞大，給各方均照成了較大的損失和不良影響。

2 原因分析

一起重大事故的發(fā)生往往不止一個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致，常是一系列問(wèn)題串聯(lián)起來(lái)在某一點(diǎn)上引發(fā)，本文從采購(gòu)、設(shè)計(jì)、施工調(diào)試、設(shè)備、運(yùn)維檢修等各方面分析可能引起的原因和注意事項(xiàng)。

2.1 設(shè)備采購(gòu)

設(shè)備采購(gòu)采用市場(chǎng)招標(biāo)方式可最大化提高業(yè)主效益，大多數(shù)業(yè)主希望以盡可能有限的資金買最合適的產(chǎn)品，所以對(duì)市場(chǎng)成熟供應(yīng)方較多的產(chǎn)品采購(gòu)從不會(huì)選擇高價(jià)產(chǎn)品，多從平均評(píng)分價(jià)格低價(jià)中選擇，易導(dǎo)致采購(gòu)設(shè)備質(zhì)量不高。采購(gòu)合同應(yīng)明確各方責(zé)任，對(duì)設(shè)備質(zhì)量性能、生產(chǎn)運(yùn)輸、售后維護(hù)等作出明確要求，等采購(gòu)合同簽定后，應(yīng)制定合理的設(shè)備監(jiān)造計(jì)劃監(jiān)督考察設(shè)備企業(yè)的材料質(zhì)量、制造工藝過(guò)程、出廠驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，確保設(shè)備質(zhì)量滿足合同技術(shù)協(xié)議要求，否則供貨方為獲得利潤(rùn)可能會(huì)提供不可靠的產(chǎn)品，給以后的安全運(yùn)行照成隱患。

本事故中查閱設(shè)備采購(gòu)技術(shù)協(xié)議，對(duì)高廠變的承受外部短路電流大小及時(shí)間均有明確要求，實(shí)際高廠變承受的低壓短路電流和持續(xù)時(shí)間均未達(dá)到協(xié)議要求值，未能承受到保護(hù)動(dòng)作將第一個(gè)故障點(diǎn)隔離時(shí)間即發(fā)生內(nèi)部擊穿導(dǎo)致故障轉(zhuǎn)換。而在事故過(guò)程中，最重要的電氣設(shè)備主變和發(fā)電機(jī)在高廠變損壞后均承受住了故障電流，事后試驗(yàn)檢查正常，滿足正常運(yùn)行要求。事故高廠變返廠檢查維修，業(yè)主安排專人跟蹤監(jiān)督安裝維修和驗(yàn)收過(guò)程。

2.2 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際工況提供可靠的設(shè)備參數(shù)資料給業(yè)主采購(gòu)，技術(shù)協(xié)議技術(shù)參數(shù)要求過(guò)高會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)方無(wú)法滿足或雖能滿足但造價(jià)過(guò)高，要求過(guò)低則可能無(wú)法滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行或無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)組最優(yōu)運(yùn)行性能。如在電廠設(shè)計(jì)階段計(jì)算故障電流太大而常規(guī)高廠變實(shí)際承受能力不能滿足，可考慮其它限流措施。如有企業(yè)安裝了深度限流裝置，在某次由于誤操作地刀合上后，裝置迅速動(dòng)作投入限流電抗器，將故障電流限制在預(yù)期值內(nèi)，使保護(hù)能可靠動(dòng)作斷開(kāi)斷路器隔離故障，深度限流裝置監(jiān)測(cè)到故障電流消失后又能馬上退出限流電抗器，維持其它正常設(shè)備運(yùn)行。

設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮誤操作的可能增加有效的防誤閉鎖措施，如五防鎖、電磁鎖、帶電顯示閉鎖、刀閘開(kāi)關(guān)之間機(jī)械閉鎖及遠(yuǎn)方操作邏輯閉鎖等。本事故中地刀能合閘于帶電回路說(shuō)明防誤未設(shè)計(jì)安裝或當(dāng)時(shí)已失效。運(yùn)行檢修人員也應(yīng)定期檢查防誤功能的有效性，最大概率避免誤操作事故。

2.3 施工調(diào)試

施工調(diào)試應(yīng)配備專業(yè)的技術(shù)人員，按審定合格的方案嚴(yán)格執(zhí)行安裝調(diào)試工作?，F(xiàn)在建設(shè)施工項(xiàng)目多、技術(shù)人員需求大，很多項(xiàng)目技術(shù)人員數(shù)量不足，有的大量聘用外部人員，上崗人員素質(zhì)無(wú)法保證，導(dǎo)致工程結(jié)束后可能會(huì)有各種遺留問(wèn)題，雖然大部分可在現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收和試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)整改，但也有些可能直到下次停機(jī)檢查或發(fā)生故障時(shí)才可能發(fā)現(xiàn)。

2.4 定值整定

從保護(hù)定值方面，定值整定應(yīng)按照廠用電整定計(jì)算導(dǎo)則等相關(guān)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線方式進(jìn)行整定。本事故中，高廠變低壓側(cè)限時(shí)速斷過(guò)流保護(hù)一般按與低壓側(cè)母線各支路過(guò)流速斷配合整定，會(huì)設(shè)置一定延時(shí)，如設(shè)為最快的0s 速斷會(huì)在低壓側(cè)支路故障時(shí)越級(jí)跳閘導(dǎo)致停機(jī)，發(fā)生不必要的停電損失。但即使設(shè)為最短延時(shí)，從故障錄波看，本次高廠變承受低壓三相短路時(shí)間都只有14～45ms，根本無(wú)法承受到保護(hù)啟動(dòng)、動(dòng)作出口到斷路器分閘全過(guò)程。對(duì)于短路承受能力弱的高廠變，從減小低壓側(cè)故障對(duì)高廠變影響方面，還需探索最優(yōu)方法。

前面事件中有備自投裝置的燃機(jī)電廠，后面修改定值在高廠變低壓進(jìn)線保護(hù)定值里新增了一回過(guò)流保護(hù)瞬時(shí)出口用于閉鎖備自投，以避免再次發(fā)生同類事故時(shí)備自投誤動(dòng)作導(dǎo)致事故擴(kuò)大，但由于備自投被保護(hù)閉鎖后不能自動(dòng)復(fù)歸，因此如有低壓其它饋線故障時(shí)，故障電流也可能會(huì)誤閉鎖備自投裝置，饋線保護(hù)動(dòng)作隔離故障支路后，備自投需要工作人員手動(dòng)復(fù)歸才能再次充電投入運(yùn)行。

2.5 設(shè)備

設(shè)備的可靠性是保證運(yùn)行安全穩(wěn)定的重要因數(shù)，設(shè)備方簽定合同后應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)協(xié)議生產(chǎn)滿足要求的設(shè)備。在競(jìng)爭(zhēng)較多市場(chǎng)成熟價(jià)格基本透明情況下，部分企業(yè)為求銷量和利潤(rùn)，低價(jià)中標(biāo)簽定合同后將倉(cāng)庫(kù)積壓商品降價(jià)出售，或者在生產(chǎn)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制造、工藝、材料、測(cè)試等環(huán)節(jié)缺斤少兩，未對(duì)變壓器做抗短路能力核算和試驗(yàn)，使變壓器繞組機(jī)械強(qiáng)度不過(guò)關(guān)，雖然在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行一切正常，而一旦發(fā)生低壓短路在大故障電流情況下就會(huì)暴露出問(wèn)題，使得本來(lái)一個(gè)影響小的饋線事故轉(zhuǎn)化為機(jī)組全停事故。前面兩起事件中均是高廠變承受低壓短路能力不足導(dǎo)致事故擴(kuò)大。由于沒(méi)有達(dá)到合同協(xié)議要求將由廠家承擔(dān)設(shè)備損壞的主要責(zé)任，業(yè)主也承受停電損失，這對(duì)雙方都是不小的影響。

由于變壓器短路能力承受試驗(yàn)特殊試驗(yàn)項(xiàng)目并非出廠例行試驗(yàn)，除非業(yè)主與制作方協(xié)商要求出廠時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)檢查，否則較難評(píng)估供貨變壓器是否能滿足設(shè)計(jì)的抗短路能力要求。對(duì)于造價(jià)較高可能影響機(jī)組運(yùn)行和安全的重要變壓器可適當(dāng)考慮增加變壓器短路能力承受驗(yàn)證要求，并要求制造方提供保證，制造方則應(yīng)從設(shè)計(jì)材料生產(chǎn)測(cè)試等各環(huán)節(jié)把關(guān)質(zhì)量，防止不合格產(chǎn)品出廠。

2.6 人員素質(zhì)

運(yùn)維檢修人員是維持電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要力量，然而由于人工操作，運(yùn)行過(guò)程中也就會(huì)有一定的概率出現(xiàn)誤操作導(dǎo)致生產(chǎn)事故。尤其在試運(yùn)行或檢修階段，工作內(nèi)容不清楚、任務(wù)交底不到位、安全措施執(zhí)行不到位、擅自擴(kuò)大工作范圍、交叉作業(yè)影響等或多或少都會(huì)存在。企業(yè)一般會(huì)制定各專業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行檢修管理制度，運(yùn)行人員和檢修人員都要定期進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)，熟悉企業(yè)的管理制度，熟悉系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備情況，明確自己的工作內(nèi)容。設(shè)備檢修時(shí)運(yùn)行人員和檢修人員應(yīng)根據(jù)工作票內(nèi)容明確檢修工作范圍，隔離運(yùn)行設(shè)備區(qū)域和檢修區(qū)域，做好一次二次安全隔離措施，運(yùn)行人員換班時(shí)做好交接班，檢修負(fù)責(zé)人安全監(jiān)護(hù)人不擅自離開(kāi)工作區(qū)域。

以上事件在檢修過(guò)程中有工作人員誤合接地開(kāi)關(guān)情況，說(shuō)明有安全生產(chǎn)管理制度執(zhí)行不到位，有安全監(jiān)護(hù)及防范措施未工作到位，有工作人員不熟悉工作范圍未掌握系統(tǒng)運(yùn)行等情況。新建電廠一般會(huì)招聘新畢業(yè)生進(jìn)入生產(chǎn)崗位，檢修部門一般也是老員工帶新員工工作，員工水平素質(zhì)高低不齊，遇到工作任務(wù)繁重時(shí)間緊張，生產(chǎn)檢修人員有限情況下，企業(yè)更要繃緊安全生產(chǎn)的神經(jīng)，時(shí)刻注意人員安全和運(yùn)行設(shè)備安全，在保證安全前提下才能創(chuàng)造效益。

3 結(jié)語(yǔ)

以上事件起因?yàn)樵囘\(yùn)行檢修階段誤操作導(dǎo)致高廠變低壓側(cè)母線三相接地短路引起，如按正常發(fā)展，保護(hù)將在設(shè)定延時(shí)后動(dòng)作出口隔離故障設(shè)備，但因高廠變的短路承受能力不足，在第一個(gè)故障點(diǎn)隔離前即發(fā)生高廠變損壞，發(fā)生二次故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，并使主變和發(fā)電機(jī)受到一定程度的大電流沖擊。事后及時(shí)檢查分析，對(duì)所有受損設(shè)備進(jìn)行了更換或修復(fù)后重新試驗(yàn)檢查，并對(duì)人員加強(qiáng)培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)工作的安全監(jiān)護(hù)，系統(tǒng)重新運(yùn)行后狀況良好，未再發(fā)生類似事故。