廠用電運行方式不合理事故擴大全廠停電

1、廠用電運行方式不合理，事故擴大全廠停電 2005年7月，某水電站進行機組的無功進相試驗，在進相試驗的機組開機并網(wǎng)時，隨即發(fā)生220 kv線路光纖差動保護誤動，并進一步發(fā)展為全廠停電的事故。【事故經(jīng)過】1、基本概況及事故發(fā)生時的運行方式該水電站在事故發(fā)生時還是在工程建設中。4號發(fā)電機和3號發(fā)電機相繼投產(chǎn)，由于線路電容的存在，220 kv母線電壓總是偏高，機組要無功進相運行。事故發(fā)生前的運行方式為：220 kv皇林i線2237dl合閘并入系統(tǒng)運行。220 kv兩段母線并列3號機帶有110 mw負荷，4號發(fā)電機在熱備用狀態(tài)。4號主變空載帶4號高廠變（即廠用電10 kv二段），10 kv一段由3號高廠

2、變帶，全部廠用電負荷都是由10 kv一、二段帶，10 kv三段母線設計是沒負荷，它只通過10 kv聯(lián)絡開關(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號發(fā)電機開機并網(wǎng)，運行人員執(zhí)行4號發(fā)電機發(fā)電操作后不久，現(xiàn)場看到機組啟動并啟勵建壓正常，接著就聽到發(fā)電機出口開關(guān)合閘聲音，但很快就聽到機組的聲音有點異常（事后的分析證明就是機組開始過速的聲音），接著全廠一片漆黑。運行反應整個監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓，屏幕無顯示。運行人員立即對一次設備進行檢查，發(fā)現(xiàn)一次設備本體沒有異常，但整個220 kv母線失壓，兩臺發(fā)電機組停機，廠用電消失。保護檢查結(jié)果是220 kv皇林i線wxh-803光纖差動保護有動作出

3、口跳閘信號，但是該線路的wxh-802高頻距離保護盤沒有動作出口信號，兩臺機組的wfb-801保護a、b套均發(fā)失磁三段動作信號，無其它保護動作出口信號，兩臺機組故障錄波都沒有錄波數(shù)據(jù)。初步判定廠用電系統(tǒng)一次設備本體沒有故障后，迅速通知運行人員從施工變倒送廠用10 kv電源，恢復監(jiān)控系統(tǒng)的運行。將皇林i線保護只有光纖差動保護動作而高頻距離保護沒有動作的情況匯報中調(diào)后，中調(diào)同意由對側(cè)皇宮變對皇林線充電，正常后對220 kv母線充電正常，再開3號機組并網(wǎng)運行正常，事故處理算告一段落?！驹蚍治觥?、因為監(jiān)控系統(tǒng)的癱瘓，沒有能夠錄到機組在事故過程中的一些參數(shù)，兩臺機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號主變高壓側(cè)的2203開關(guān)、4號主變高壓側(cè)的2204開關(guān)同時跳閘。據(jù)此可以推斷出皇林i線的光纖差動保護的動作是整個事故的直接原因。2、從錄波圖看皇林i線確實有很大的突變電流，但電壓變化不明顯，而且線路的另外一套保護wxh-802高頻距離保護并沒有動作出口，220 kv線路保護配有兩套全線速動的縱聯(lián)保護，一般情況下，線路發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時，兩套主保護均應無延時跳閘，因此初步推斷線路并沒有短路故障，對側(cè)分析的結(jié)果也是一樣，從而斷定220 kv皇林i線光纖差動保護誤動作。但是，保護動

5、作首先必須啟動保護進入故障處理程序才有可能出口，再從波形上看確實有很大的突變電流，保護的啟動是正確的。所以要找這電流突變的根源。聯(lián)想到機組剛并網(wǎng)，很自然地會想可能是并網(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號發(fā)電機并網(wǎng)確實有比較大的沖擊電流，這是引起皇林i線電流突變啟動保護的原因，這從時間上看也是吻合的，可見機組并網(wǎng)的沖擊電流是保護誤動的導火索。3、保護廠家檢查了保護現(xiàn)場安裝的情況，并將保護誤動時的裝置錄波數(shù)據(jù)傳回公司，做了多次動模試驗進行模擬，都沒有發(fā)生誤動，因此，保護廠家認為本次誤動跟兩側(cè)光纖通道有很大關(guān)系。該保護采用的專

6、用光纖通道由兩部分組成，保護配有小功率光端機到通信室，通過pcm復用設備，再經(jīng)長達100 km左右的線路光纖到對側(cè)，另外一側(cè)通道也是這樣構(gòu)成。以前運行時發(fā)現(xiàn)過有誤碼的情況，但不算很嚴重，沒有到告警的程度。該光纖差動保護的誤碼就是計算固定時間窗內(nèi)錯誤數(shù)據(jù)的楨數(shù)，每楨數(shù)據(jù)只要有一個錯誤數(shù)據(jù)，該楨數(shù)據(jù)就忽去不用，同時算一個誤碼，誤碼高說明光纖通道不是很理想。由此斷定誤動的原因是光纖通道不理想，但保護內(nèi)部處理軟件也可能有不合理地方。4、機組停機的原因在220 kv線路皇林i線跳閘后，兩臺機組脫離系統(tǒng)后互相并列運行，很難穩(wěn)定運行。4號機剛并網(wǎng)在空載運行狀態(tài)，3號機帶11萬kw負荷，由于線路開關(guān)的跳閘負荷

7、送不出去造成3號機組轉(zhuǎn)速上升，4號機會吸收3號機的有功造成轉(zhuǎn)速也上升，也就是3號機加速拖動4號機也跟著加速，由于慣性的關(guān)系，4號轉(zhuǎn)速上升還會比3號機快，且它的導葉在空載開度，調(diào)速器的動作對它不起任何作用，這么大的有功很快就會讓4號發(fā)電機達到一級過速值。再從220 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（也就是機組頻率）穩(wěn)步上升，但是達到55 hz后又恢復正常，由于這錄波圖上變正常的頻率導致分析變得困難。沒有達到一級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，機組頻率還在繼續(xù)上升，從周期推算出頻率最高達到58 hz，

8、這就超過了機組一級過速值115 010額定轉(zhuǎn)速（對應頻率即57 hz），且在機組達一級過速后不久2203dl和2204dl同時跳閘。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它就自動認為是頻率通道出差錯，顯示50 hz的正常頻率，這是后話。機組一級過速達到以后，還需要主配的失靈接點才能動作停電機。在2237開關(guān)跳閘后，兩臺機在并列運行，電調(diào)只能通過頻差的pid運算結(jié)果來關(guān)導葉，有一種可能是主配動作的幅度不足以斷開主配失靈接點，或是主配失靈接點調(diào)節(jié)不是很到位導致失靈接點沒有斷開，才最終啟動一級過速停機。5、4號機并網(wǎng)時出現(xiàn)沖擊電流的原因機組并網(wǎng)時的理想情況是壓差和

9、角差為00這樣就不會產(chǎn)生沖擊電流。但并網(wǎng)前發(fā)電機和系統(tǒng)的頻差的存在，使兩電壓相量角度差是一直在變化，角差的存在就會產(chǎn)生壓差，并網(wǎng)時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)閱兩臺機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：兩臺機的同期裝置sj-12a參數(shù)設置都一樣（兩臺機整定的導前時間均是60 ms發(fā)電機出口開關(guān)是abb開關(guān)，合閘時間48 ms，左右，因為要加上繼電器的動作時間，可以認為整定的導前時間是沒有問題），但動作行為差別很大，3號機每次并網(wǎng)時導前角度基本上在20左右，而4號機并網(wǎng)時的導前角度有很大的不同，差的時候高達近100，好的時候只有20左右。從4號機的錄波

10、圖中可以看到4號機組在導前角度100并網(wǎng)時，沖擊電流近4 000 a（一次電流值，這接近機組的額定定子電流值）。所以得出結(jié)論是：4號發(fā)電機同期的裝置存在問題。后對4號機的同期裝置進行很多次的試驗，結(jié)果是大數(shù)時候70左右的導前角，特好（導前角20左右）和特差（導前角超100）的均不多。廠家換一新的同期裝置進行了同樣的試驗，結(jié)果還是一樣。將4號機的裝置拆到3號機進行試驗，結(jié)果也是很理想，最終排除了同期裝置本身的問題。從機組錄波來看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號機并網(wǎng)時好時壞原因。該型

11、同期裝置sj-12a可以對多個對象進行同期合閘，各個對象可分別進行參數(shù)整定，每次并網(wǎng)時對象是通過開關(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象，那么在同期合閘的過程中就不能調(diào)用這個對象的整定參數(shù)，即發(fā)合閘脈沖時就不是用該對象整定的導前時間來計其導前角度，而是以裝置默認的導前時間來計算導前角度（這默認的導前時間為200 ms），這可是實際所需導前時間的5倍，這無形中把導前角度誤算到5倍的差值，于是找到了4號機組并網(wǎng)時沖擊電流的產(chǎn)生原因。事故大概的過程就是，皇林i線在4號機并網(wǎng)的沖擊下誤動作跳2237dl，緊接著4號、3號發(fā)電機相繼一級過速停機滅磁3號機最后停機滅磁后兩臺機失

12、磁三段（動作條件是220 kv母線低電壓和轉(zhuǎn)子低電壓）動作跳開2203dl、2204dl、1003dl、1004dl，同時全廠停電?！痉婪洞胧?、針對220 kv皇林i線保護誤動原因，更換了wxh-803光纖電流差動保護配用的光端機，降低了光差保護的通道誤碼率，并對保護軟件進行了升級。2、對同期裝置的二次端子接線情況進行了全面檢查，防止接觸不好和接線錯誤的情況。廠家對同期裝置軟件進行了改進：在沒有選上對象時不會進行同期合閘。3、4號發(fā)變組故障錄波器沒有啟動是因為裝置本身死機，后來廠家進行了處理。3號發(fā)變組故障錄波器沒有啟動是因為裝置失電，事故時因為交流電消失，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)在交流電源消失時沒有投入ups電源，對ups電源系統(tǒng)整改和試驗，保證交流電源消失時能正確投入運行。5、正常運行時必須保證相互獨立的兩段廠用電源，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線路保護誤動，事故的誘發(fā)原因是4號機組同期并列產(chǎn)生的不正常沖擊電流，而導致事故擴大為全廠停電的重要原因則是事故前廠用電運行方式不合理。值得注意的是，導致4號機組同期并列產(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，安裝接線確實方便