周志凱

（廣州開(kāi)發(fā)區(qū)粵電新能源有限公司，廣東廣州 515057）

0 引言

某電廠升壓站兩條出線全跳，一機(jī)組甩負(fù)荷，發(fā)變組保護(hù)未動(dòng)作，汽輪機(jī)超速、機(jī)械超速、電超速相繼動(dòng)作，期間廠用電快切失敗、柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)失敗，最終導(dǎo)致廠用電全失，直流事故油泵啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)組安全停備。

1 事件發(fā)生過(guò)程

1.1 事件發(fā)生前運(yùn)行方式

某電廠500 kV 升壓站采用一個(gè)半斷路器接線，其中升壓站接線如圖1 所示，所帶1000 MW 機(jī)組接線如圖2 所示。事件發(fā)生前，升壓站合環(huán)運(yùn)行，3#機(jī)組負(fù)荷399 MW，4#機(jī)組停備。

圖1 升壓站主接線

圖2 3#機(jī)組主接線

1.2 事件發(fā)生過(guò)程

2020 年11 月8 日02：21：30.512，某乙線B 相永久性接地故障，5021、5022 開(kāi)關(guān)先跳B(niǎo) 相，1 s 后重合至永久故障，加速三相跳閘。

02：37，3#機(jī)柴油機(jī)組由運(yùn)行人員試啟動(dòng)。

02：38：57，3#機(jī)組負(fù)荷399.38 MW，帶某某甲線正常運(yùn)行。

02：38：57.672，某某甲線B 相單相接地故障，5012、5013 開(kāi)關(guān)B 相跳閘；02：38：58.718，5012、5013 開(kāi)關(guān)B 相重合；02：38：58.742，5012、5013 開(kāi)關(guān)重合于永久故障三相跳閘。

02：38：58.968，5012 開(kāi)關(guān)分閘位置報(bào)警，此時(shí)3#機(jī)負(fù)荷393.16 MW，轉(zhuǎn)速3 003.88 r/min。

02：38：59.639，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 104.56 r/min，觸發(fā)汽輪機(jī)超速保護(hù)，速關(guān)電磁閥動(dòng)作，調(diào)門(mén)指令到0。

02：39：00.206，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置報(bào)頻率異常。

02：39：00.610，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 189.69 r/min，主調(diào)門(mén)全部關(guān)閉，左側(cè)中壓調(diào)門(mén)全關(guān)，右側(cè)中壓調(diào)門(mén)開(kāi)度87%。

02：39：02.443，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 250.94 r/min，安全油壓失去，汽機(jī)跳閘，掛閘信號(hào)消失，高壓、中壓主汽門(mén)全部關(guān)閉，轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升。

02：39：02.526，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 309.69 r/min，ETS 系統(tǒng)PLC A停機(jī)觸發(fā)，ETS 系統(tǒng)PLC B 停機(jī)觸發(fā)，觸發(fā)首出原因?yàn)槠麢C(jī)超速停機(jī)。

2：39：03.549，機(jī)組達(dá)到最高轉(zhuǎn)速3 323.69 r/min。然后機(jī)組轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，潤(rùn)滑油交流輔助油泵聯(lián)啟；2：39：29，機(jī)組轉(zhuǎn)速3 001.63 r/min。

2：39：57.718，運(yùn)行人員手動(dòng)切換廠用電。

2：40：06，運(yùn)行人員手動(dòng)啟動(dòng)潤(rùn)滑油直流事故油泵。

2：40：27.719，手動(dòng)切換廠用電失敗。

2：40：48.788，3#機(jī)6 kV 三段報(bào)工作電源失壓告警。

2：41：07.940，3#機(jī)保安段快切裝置報(bào)備用電源電壓低告警。

2：41：13.919，3#機(jī)6 kV 三段母線失壓告警。

2：41：21.377，3#機(jī)保安段快切裝置啟動(dòng)，啟動(dòng)方式：母線低壓。

2：41：21.378，3#機(jī)保安段快切裝置，發(fā)“跳工作電源開(kāi)關(guān)K3”脈沖；2：41：21.449，工作電源開(kāi)關(guān)K3 分開(kāi)。

2：41：21.456，3#機(jī)保安段快切裝置，發(fā)“合保安C 段開(kāi)關(guān)K1”脈沖；2：41：21.519，保安C 段開(kāi)關(guān)K1 合上。

2：41：21.561，3#機(jī)保安段快切裝置，發(fā)“啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)”脈沖。

2：41：51.616，發(fā)電機(jī)定子斷水保護(hù)動(dòng)作，5011 開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)、6 kV 工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)跳閘。

2：41：52，6 kV A、B 段母線陸續(xù)復(fù)電，各負(fù)荷依次啟動(dòng)，機(jī)組安全停備。

2 事件分析與討論

2.1 繼電保護(hù)裝置動(dòng)作情況

某某乙線發(fā)生永久故障三相跳閘后，3#機(jī)組僅通過(guò)5012 開(kāi)關(guān)向某某甲線供電，在某某甲線跳閘后，機(jī)組與電網(wǎng)已經(jīng)脫離，輸出功率突降至0，汽機(jī)甩負(fù)荷過(guò)程中，發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作情況分析如下。

（1）在發(fā)電機(jī)定冷水保護(hù)動(dòng)作前，5011開(kāi)關(guān)一直處于合閘狀態(tài)，發(fā)變組主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)聯(lián)跳保護(hù)采用5011 開(kāi)關(guān)與5012 開(kāi)關(guān)常閉輔助接點(diǎn)串聯(lián)啟動(dòng)，盡管5012 開(kāi)關(guān)分閘，但該保護(hù)正確不動(dòng)作。

（2）發(fā)電機(jī)定子過(guò)電壓保護(hù)定值為130 V、0.5 s，在整個(gè)事件過(guò)程中發(fā)電機(jī)定子電壓最大為106.3 V，故該保護(hù)正確不動(dòng)作。

（3）發(fā)電機(jī)頻率保護(hù)定值為50.5 Hz、1 s，動(dòng)作于發(fā)信，查看故障錄波波形，02：38：59.150，頻率達(dá)到50.5 Hz；02：39：00.206，發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置報(bào)頻率異常，故該保護(hù)正確動(dòng)作，但僅作用于發(fā)信。

（4）穩(wěn)控執(zhí)行子站高頻切機(jī)定值，第1 輪為52.1 Hz、0.2 s，第2 輪為52.5 Hz、0.5 s，但由于投入了高頻保機(jī)功能壓板，故穩(wěn)控執(zhí)行子站正確不動(dòng)作。

（5）低壓電機(jī)欠壓保護(hù)定值為247 V、0.5 s，動(dòng)作于跳閘，查看低壓母線電壓波形，2：41：20.892，電壓降至247 V；2：41：21.400發(fā)電機(jī)定子冷卻水泵跳閘，該保護(hù)正確動(dòng)作；由于設(shè)定定子冷卻水流量開(kāi)關(guān)延時(shí)30 s 動(dòng)作；2：41：51.616，發(fā)電機(jī)定子斷水保護(hù)動(dòng)作，5011 開(kāi)關(guān)、滅磁開(kāi)關(guān)、6 kV 工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)跳閘，該保護(hù)正確動(dòng)作。

綜上所述，該事件中電氣保護(hù)均能正確動(dòng)作，但由于未配置零功率切機(jī)保護(hù)，且頻率保護(hù)僅動(dòng)作于信號(hào)，故發(fā)電機(jī)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，沒(méi)有任何電氣量保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)滅磁和跳閘，發(fā)電機(jī)完全處于被動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于超速狀態(tài)。

2.2 6 kV 快切裝置動(dòng)作情況

6 kV 快切裝置有3 種啟動(dòng)方式：事故啟動(dòng)、非正常工況啟動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)，事故和非正常工況下采用串聯(lián)切換，手動(dòng)采用并聯(lián)切換。

（1）2：39：57.718 前，發(fā)變組保護(hù)未動(dòng)作，電壓未降低到母線失壓值，快切裝置正確不動(dòng)作。

（2）2：39：57.718，運(yùn)行人員手動(dòng)啟動(dòng)快切裝置，但此時(shí)6 kV母線頻率為44.68 Hz，導(dǎo)致頻差為5.32 Hz，遠(yuǎn)大于允許頻差值0.15 Hz，經(jīng)過(guò)允許切換最長(zhǎng)時(shí)間30 s 后，報(bào)頻差越限同期失敗、并聯(lián)超時(shí)失敗、手動(dòng)切換失敗，并閉鎖快切裝置，因此快切裝置正確不動(dòng)作。

工作電源失壓定值為80%UN、1 s，母線失壓定值為75%UN、1 s，2：40：47.787，工作電源最大相電壓46.82 V、最小相電壓36.17 V，線電壓低于報(bào)警定值；2：41：12.916，母線最大相電壓40.82 V、最小相電壓28.72 V，線電壓低于報(bào)警定值，故分別延時(shí)1 s 后報(bào)工作電源失壓告警、母線失壓告警，但由于閉鎖信號(hào)一直存在，快切裝置正確不動(dòng)作。

2.3 380 V 保安段快切裝置動(dòng)作情況

380 V 保安段一次接線如圖3 所示，其快切裝置有2 種啟動(dòng)方式：非正常工況啟動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)。非正常工況指進(jìn)線開(kāi)關(guān)偷跳或母線電壓低的情況，采用串聯(lián)切換。手動(dòng)啟動(dòng)采用并聯(lián)切換。

圖3 380 V 保安段一次接線

母線失壓定值為70%UN、1 s，2：40：21.365，母線電壓為265 V，低于失壓?jiǎn)?dòng)定值，快切裝置啟動(dòng)。由于檢測(cè)到備用電源電壓低，所以快切裝置分開(kāi)工作電源開(kāi)關(guān)K3 后，未合上備用電源開(kāi)關(guān)K7，而是直接合上保安C 段開(kāi)關(guān)K1，并啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。然而柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，其出口開(kāi)關(guān)K0 并未及時(shí)合上，導(dǎo)致保安段失電。

綜上所述，保安段快切裝置正確動(dòng)作，但由于出口開(kāi)關(guān)K0未及時(shí)合上，導(dǎo)致保安段失電。事后查明，該開(kāi)關(guān)存在卡澀問(wèn)題，柴油發(fā)電機(jī)平常試運(yùn)時(shí)，該開(kāi)關(guān)不進(jìn)行合閘。

3 結(jié)論與教訓(xùn)

從以上分析可知，在整個(gè)事件發(fā)生的過(guò)程中，需要汲取以下教訓(xùn)：

（1）發(fā)變組缺少零功率保護(hù)，導(dǎo)致出線全跳后，發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期處于超速運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全，應(yīng)立即配置，在機(jī)組并網(wǎng)后投入，并作用于跳閘。

（2）頻率保護(hù)配置于穩(wěn)控執(zhí)行子站的同時(shí)又投入高頻保機(jī)功能是不妥當(dāng)?shù)?，不能起到保護(hù)作用，應(yīng)與發(fā)電機(jī)的頻率保護(hù)結(jié)合起來(lái)，配置于發(fā)變組保護(hù)，作用于跳閘，并采取措施保證可靠性。

（3）運(yùn)行人員原理不熟、操作不當(dāng)，未及時(shí)拍停機(jī)組，并錯(cuò)誤地手動(dòng)啟動(dòng)了6 kV 快切裝置。因此，應(yīng)提高操作人員處理事故能力，加強(qiáng)發(fā)變組保護(hù)、廠用電快切裝置原理的培訓(xùn)。

（4）柴油發(fā)電機(jī)試運(yùn)時(shí)應(yīng)將柴油機(jī)本體及其出口開(kāi)關(guān)同時(shí)試運(yùn)，使得保安C 段帶電，以確保所有設(shè)備能夠安全可靠運(yùn)行。

（5）應(yīng)根據(jù)定期試驗(yàn)評(píng)估汽輪機(jī)調(diào)門(mén)的動(dòng)作性能，發(fā)現(xiàn)卡澀情況應(yīng)盡快修復(fù)，并調(diào)整機(jī)械超速、電超速的動(dòng)作值，防止事故情況下汽輪機(jī)長(zhǎng)期超速運(yùn)行。