廠用電運(yùn)行方式不合理事故擴(kuò)大全廠停電

1、廠用電運(yùn)行方式不合理，事故擴(kuò)大全廠停電 2005年7月，某水電站進(jìn)行機(jī)組的無(wú)功進(jìn)相試驗(yàn)，在進(jìn)相試驗(yàn)的機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)時(shí)，隨即發(fā)生220 kv線路光纖差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，并進(jìn)一步發(fā)展為全廠停電的事故?！臼鹿式?jīng)過】1、基本概況及事故發(fā)生時(shí)的運(yùn)行方式該水電站在事故發(fā)生時(shí)還是在工程建設(shè)中。4號(hào)發(fā)電機(jī)和3號(hào)發(fā)電機(jī)相繼投產(chǎn)，由于線路電容的存在，220 kv母線電壓總是偏高，機(jī)組要無(wú)功進(jìn)相運(yùn)行。事故發(fā)生前的運(yùn)行方式為：220 kv皇林i線2237dl合閘并入系統(tǒng)運(yùn)行。220 kv兩段母線并列3號(hào)機(jī)帶有110 mw負(fù)荷，4號(hào)發(fā)電機(jī)在熱備用狀態(tài)。4號(hào)主變空載帶4號(hào)高廠變（即廠用電10 kv二段），10 kv一段由3號(hào)高廠

2、變帶，全部廠用電負(fù)荷都是由10 kv一、二段帶，10 kv三段母線設(shè)計(jì)是沒負(fù)荷，它只通過10 kv聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為10 kv一、二段的備用電源。2、事故經(jīng)過在中調(diào)同意下4號(hào)發(fā)電機(jī)開機(jī)并網(wǎng)，運(yùn)行人員執(zhí)行4號(hào)發(fā)電機(jī)發(fā)電操作后不久，現(xiàn)場(chǎng)看到機(jī)組啟動(dòng)并啟勵(lì)建壓正常，接著就聽到發(fā)電機(jī)出口開關(guān)合閘聲音，但很快就聽到機(jī)組的聲音有點(diǎn)異常（事后的分析證明就是機(jī)組開始過速的聲音），接著全廠一片漆黑。運(yùn)行反應(yīng)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓，屏幕無(wú)顯示。運(yùn)行人員立即對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備本體沒有異常，但整個(gè)220 kv母線失壓，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組停機(jī)，廠用電消失。保護(hù)檢查結(jié)果是220 kv皇林i線wxh-803光纖差動(dòng)保護(hù)有動(dòng)作出

3、口跳閘信號(hào)，但是該線路的wxh-802高頻距離保護(hù)盤沒有動(dòng)作出口信號(hào)，兩臺(tái)機(jī)組的wfb-801保護(hù)a、b套均發(fā)失磁三段動(dòng)作信號(hào)，無(wú)其它保護(hù)動(dòng)作出口信號(hào)，兩臺(tái)機(jī)組故障錄波都沒有錄波數(shù)據(jù)。初步判定廠用電系統(tǒng)一次設(shè)備本體沒有故障后，迅速通知運(yùn)行人員從施工變倒送廠用10 kv電源，恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。將皇林i線保護(hù)只有光纖差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作而高頻距離保護(hù)沒有動(dòng)作的情況匯報(bào)中調(diào)后，中調(diào)同意由對(duì)側(cè)皇宮變對(duì)皇林線充電，正常后對(duì)220 kv母線充電正常，再開3號(hào)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行正常，事故處理算告一段落。【原因分析】1、因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)的癱瘓，沒有能夠錄到機(jī)組在事故過程中的一些參數(shù)，兩臺(tái)機(jī)組的故障錄波器都沒有記錄下事故過程。

4、唯一可供分析的是220 kv系統(tǒng)錄波器記錄的本次事故波形，波形顯示皇林i線出線開關(guān)2237dl先跳閘，約11 s后是3號(hào)主變高壓側(cè)的2203開關(guān)、4號(hào)主變高壓側(cè)的2204開關(guān)同時(shí)跳閘。據(jù)此可以推斷出皇林i線的光纖差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作是整個(gè)事故的直接原因。2、從錄波圖看皇林i線確實(shí)有很大的突變電流，但電壓變化不明顯，而且線路的另外一套保護(hù)wxh-802高頻距離保護(hù)并沒有動(dòng)作出口，220 kv線路保護(hù)配有兩套全線速動(dòng)的縱聯(lián)保護(hù)，一般情況下，線路發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)，兩套主保護(hù)均應(yīng)無(wú)延時(shí)跳閘，因此初步推斷線路并沒有短路故障，對(duì)側(cè)分析的結(jié)果也是一樣，從而斷定220 kv皇林i線光纖差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。但是，保護(hù)動(dòng)

5、作首先必須啟動(dòng)保護(hù)進(jìn)入故障處理程序才有可能出口，再?gòu)牟ㄐ紊峡创_實(shí)有很大的突變電流，保護(hù)的啟動(dòng)是正確的。所以要找這電流突變的根源。聯(lián)想到機(jī)組剛并網(wǎng)，很自然地會(huì)想可能是并網(wǎng)的沖擊電流。再調(diào)閱220 kv系統(tǒng)故障錄器的錄的故障波形，4b主變高壓側(cè)電流突變比其它間隔來得明顯，看來4號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)確實(shí)有比較大的沖擊電流，這是引起皇林i線電流突變啟動(dòng)保護(hù)的原因，這從時(shí)間上看也是吻合的，可見機(jī)組并網(wǎng)的沖擊電流是保護(hù)誤動(dòng)的導(dǎo)火索。3、保護(hù)廠家檢查了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的情況，并將保護(hù)誤動(dòng)時(shí)的裝置錄波數(shù)據(jù)傳回公司，做了多次動(dòng)模試驗(yàn)進(jìn)行模擬，都沒有發(fā)生誤動(dòng)，因此，保護(hù)廠家認(rèn)為本次誤動(dòng)跟兩側(cè)光纖通道有很大關(guān)系。該保護(hù)采用的專

6、用光纖通道由兩部分組成，保護(hù)配有小功率光端機(jī)到通信室，通過pcm復(fù)用設(shè)備，再經(jīng)長(zhǎng)達(dá)100 km左右的線路光纖到對(duì)側(cè)，另外一側(cè)通道也是這樣構(gòu)成。以前運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)過有誤碼的情況，但不算很嚴(yán)重，沒有到告警的程度。該光纖差動(dòng)保護(hù)的誤碼就是計(jì)算固定時(shí)間窗內(nèi)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的楨數(shù)，每楨數(shù)據(jù)只要有一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，該楨數(shù)據(jù)就忽去不用，同時(shí)算一個(gè)誤碼，誤碼高說明光纖通道不是很理想。由此斷定誤動(dòng)的原因是光纖通道不理想，但保護(hù)內(nèi)部處理軟件也可能有不合理地方。4、機(jī)組停機(jī)的原因在220 kv線路皇林i線跳閘后，兩臺(tái)機(jī)組脫離系統(tǒng)后互相并列運(yùn)行，很難穩(wěn)定運(yùn)行。4號(hào)機(jī)剛并網(wǎng)在空載運(yùn)行狀態(tài)，3號(hào)機(jī)帶11萬(wàn)kw負(fù)荷，由于線路開關(guān)的跳閘負(fù)荷

7、送不出去造成3號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，4號(hào)機(jī)會(huì)吸收3號(hào)機(jī)的有功造成轉(zhuǎn)速也上升，也就是3號(hào)機(jī)加速拖動(dòng)4號(hào)機(jī)也跟著加速，由于慣性的關(guān)系，4號(hào)轉(zhuǎn)速上升還會(huì)比3號(hào)機(jī)快，且它的導(dǎo)葉在空載開度，調(diào)速器的動(dòng)作對(duì)它不起任何作用，這么大的有功很快就會(huì)讓4號(hào)發(fā)電機(jī)達(dá)到一級(jí)過速值。再?gòu)?20 kv故障錄波圖可以看到，在線路跳開關(guān)2237跳閘后，220 kv母線頻率（也就是機(jī)組頻率）穩(wěn)步上升，但是達(dá)到55 hz后又恢復(fù)正常，由于這錄波圖上變正常的頻率導(dǎo)致分析變得困難。沒有達(dá)到一級(jí)過速頻率就突然正常了，這不合常理，回頭重新看220 kv母線電壓波形，從波形的周期來推算，機(jī)組頻率還在繼續(xù)上升，從周期推算出頻率最高達(dá)到58 hz，

8、這就超過了機(jī)組一級(jí)過速值115 010額定轉(zhuǎn)速（對(duì)應(yīng)頻率即57 hz），且在機(jī)組達(dá)一級(jí)過速后不久2203dl和2204dl同時(shí)跳閘。后詢問故障錄波器廠家，該錄波器分析軟件在頻率高于55 hz和低于45 hz它就自動(dòng)認(rèn)為是頻率通道出差錯(cuò)，顯示50 hz的正常頻率，這是后話。機(jī)組一級(jí)過速達(dá)到以后，還需要主配的失靈接點(diǎn)才能動(dòng)作停電機(jī)。在2237開關(guān)跳閘后，兩臺(tái)機(jī)在并列運(yùn)行，電調(diào)只能通過頻差的pid運(yùn)算結(jié)果來關(guān)導(dǎo)葉，有一種可能是主配動(dòng)作的幅度不足以斷開主配失靈接點(diǎn)，或是主配失靈接點(diǎn)調(diào)節(jié)不是很到位導(dǎo)致失靈接點(diǎn)沒有斷開，才最終啟動(dòng)一級(jí)過速停機(jī)。5、4號(hào)機(jī)并網(wǎng)時(shí)出現(xiàn)沖擊電流的原因機(jī)組并網(wǎng)時(shí)的理想情況是壓差和

9、角差為00這樣就不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。但并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的頻差的存在，使兩電壓相量角度差是一直在變化，角差的存在就會(huì)產(chǎn)生壓差，并網(wǎng)時(shí)斷路器主觸頭合上瞬間的角差大小決定了沖擊電流的大小。調(diào)閱兩臺(tái)機(jī)組故障錄波盤記錄下的各次并網(wǎng)的數(shù)據(jù)，分析結(jié)果讓人吃驚：兩臺(tái)機(jī)的同期裝置sj-12a參數(shù)設(shè)置都一樣（兩臺(tái)機(jī)整定的導(dǎo)前時(shí)間均是60 ms發(fā)電機(jī)出口開關(guān)是abb開關(guān)，合閘時(shí)間48 ms，左右，因?yàn)橐由侠^電器的動(dòng)作時(shí)間，可以認(rèn)為整定的導(dǎo)前時(shí)間是沒有問題），但動(dòng)作行為差別很大，3號(hào)機(jī)每次并網(wǎng)時(shí)導(dǎo)前角度基本上在20左右，而4號(hào)機(jī)并網(wǎng)時(shí)的導(dǎo)前角度有很大的不同，差的時(shí)候高達(dá)近100，好的時(shí)候只有20左右。從4號(hào)機(jī)的錄波

10、圖中可以看到4號(hào)機(jī)組在導(dǎo)前角度100并網(wǎng)時(shí)，沖擊電流近4 000 a（一次電流值，這接近機(jī)組的額定定子電流值）。所以得出結(jié)論是：4號(hào)發(fā)電機(jī)同期的裝置存在問題。后對(duì)4號(hào)機(jī)的同期裝置進(jìn)行很多次的試驗(yàn)，結(jié)果是大數(shù)時(shí)候70左右的導(dǎo)前角，特好（導(dǎo)前角20左右）和特差（導(dǎo)前角超100）的均不多。廠家換一新的同期裝置進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)，結(jié)果還是一樣。將4號(hào)機(jī)的裝置拆到3號(hào)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果也是很理想，最終排除了同期裝置本身的問題。從機(jī)組錄波來看pt二次電壓波形很好，沒有畸變。檢查中發(fā)現(xiàn)同期裝置的對(duì)象選擇接線有一處沒有接觸好，線是緊的，但是壓的是線皮，等于這根線是懸空狀態(tài)，而這正是造成4號(hào)機(jī)并網(wǎng)時(shí)好時(shí)壞原因。該型

11、同期裝置sj-12a可以對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行同期合閘，各個(gè)對(duì)象可分別進(jìn)行參數(shù)整定，每次并網(wǎng)時(shí)對(duì)象是通過開關(guān)量來判別。這根線沒有接觸好說明同期裝置在同期過程中沒有選擇到對(duì)象，那么在同期合閘的過程中就不能調(diào)用這個(gè)對(duì)象的整定參數(shù)，即發(fā)合閘脈沖時(shí)就不是用該對(duì)象整定的導(dǎo)前時(shí)間來計(jì)其導(dǎo)前角度，而是以裝置默認(rèn)的導(dǎo)前時(shí)間來計(jì)算導(dǎo)前角度（這默認(rèn)的導(dǎo)前時(shí)間為200 ms），這可是實(shí)際所需導(dǎo)前時(shí)間的5倍，這無(wú)形中把導(dǎo)前角度誤算到5倍的差值，于是找到了4號(hào)機(jī)組并網(wǎng)時(shí)沖擊電流的產(chǎn)生原因。事故大概的過程就是，皇林i線在4號(hào)機(jī)并網(wǎng)的沖擊下誤動(dòng)作跳2237dl，緊接著4號(hào)、3號(hào)發(fā)電機(jī)相繼一級(jí)過速停機(jī)滅磁3號(hào)機(jī)最后停機(jī)滅磁后兩臺(tái)機(jī)失

12、磁三段（動(dòng)作條件是220 kv母線低電壓和轉(zhuǎn)子低電壓）動(dòng)作跳開2203dl、2204dl、1003dl、1004dl，同時(shí)全廠停電?！痉婪洞胧?、針對(duì)220 kv皇林i線保護(hù)誤動(dòng)原因，更換了wxh-803光纖電流差動(dòng)保護(hù)配用的光端機(jī)，降低了光差保護(hù)的通道誤碼率，并對(duì)保護(hù)軟件進(jìn)行了升級(jí)。2、對(duì)同期裝置的二次端子接線情況進(jìn)行了全面檢查，防止接觸不好和接線錯(cuò)誤的情況。廠家對(duì)同期裝置軟件進(jìn)行了改進(jìn)：在沒有選上對(duì)象時(shí)不會(huì)進(jìn)行同期合閘。3、4號(hào)發(fā)變組故障錄波器沒有啟動(dòng)是因?yàn)檠b置本身死機(jī)，后來廠家進(jìn)行了處理。3號(hào)發(fā)變組故障錄波器沒有啟動(dòng)是因?yàn)檠b置失電，事故時(shí)因?yàn)榻涣麟娤?，而直流電源開關(guān)在跳閘狀態(tài)，所以沒

13、有能夠錄下故障數(shù)據(jù)。4、監(jiān)控系統(tǒng)在交流電源消失時(shí)沒有投入ups電源，對(duì)ups電源系統(tǒng)整改和試驗(yàn)，保證交流電源消失時(shí)能正確投入運(yùn)行。5、正常運(yùn)行時(shí)必須保證相互獨(dú)立的兩段廠用電源，但從同一段220 kv母線上接的廠用電源不能算是相互獨(dú)立的廠用電源，因此投入施工變電源作為10 kv備用電源。6、這次全廠停電事故的直接原因是220 kv線路保護(hù)誤動(dòng)，事故的誘發(fā)原因是4號(hào)機(jī)組同期并列產(chǎn)生的不正常沖擊電流，而導(dǎo)致事故擴(kuò)大為全廠停電的重要原因則是事故前廠用電運(yùn)行方式不合理。值得注意的是，導(dǎo)致4號(hào)機(jī)組同期并列產(chǎn)生不正常沖擊電流的原因僅僅是二次回路端子的一根線沒有接好，這暴露出一個(gè)很重要的問題：現(xiàn)在二次回路普遍使用的鳳凰端子，安裝接線確實(shí)方便