廠用電失電與快切裝置邏輯缺陷分析與改進

杜耀明

（武鄉和信發電有限公司，山西 長治 046300）

2009-03-13，某電廠的1號主變壓器高壓側 C相引線因為大風刮起的雜物造成對地(空冷島擋風墻)放電，主變差動保護動作跳閘，機組停運。由于廠用電快切裝置沒有動作，停運機組廠用電全失，所幸所有直流油泵、保安電源的柴油機組正常啟動，再加上運行人員處置得當，未造成嚴重的設備損壞。但是，鍋爐的引風機、送風機、給水泵、汽機的凝結水泵失電以及大量閥門、擋板的短時失電，給事故處理造成極大困難，汽水系統遭受了比較大的沖擊，并造成局部超壓和部分管道支吊架損壞，致使9h后機組才重新并網。廠用電失電可能造成非常嚴重的后果，因此是反措重點防范的事故。

1 電氣系統接線

該廠電氣系統主接線具有一些特殊性，升壓站只有500kV一個電壓等級，高壓母線采用3/2接線方式，2臺主變壓器和1臺廠用備用變壓器的高壓側以及2回出線都與500kV母線相連。雖然這種接線方式下廠用電系統的安全性相對較差，但考慮到升壓站全部失電畢竟是小概率事件，而且由于附近沒有110kV和220kV變電站，專門遠距離接入1回廠用電備用電源的投資費用又太高，所以采用了現在的設計方案。

2 廠用電失電原因和快切裝置動作邏輯分析

該廠的廠用電快切裝置采用的是深圳某廠家的產品，型號為SID-8 BT,裝置投運以來一直工作正常。故障發生時，整個500kV系統的C相電壓嚴重降低，只有額定值的11.4%。而快切裝置判斷備用電源是否正常的電壓監視器電壓正好取自C相，所以裝置判斷備用電源消失，閉鎖了事故切換功能。裝置閉鎖的理由似乎相當充分，但是從故障錄波器記錄的波形(見圖1)分析，卻值得商榷。

由圖1可知，主變高壓側C相接地發生在0s，主變的2套差動保護分別在17.5Ms和18.5Ms時動作；主變高壓側2個開關分別在33.5Ms和35Ms時斷開，切除了故障點；備用變高壓側C相電壓在52.6Ms時恢復到正常水平。10kV廠用母線的2個工作進線開關在60.5Ms和61Ms時斷開，根據串聯切換的原則，這才是備用電源進線開關合閘的時機，而此時備用電源其實已經恢復正常。備用進線開關為什么不合閘，是因為切換裝置設置了這樣的邏輯：如果裝置判斷備用電源失電，則閉鎖切換，只有人工復位，才能進行下一次切換。

如果一個電廠的廠用電備用電源與主機出線不在同一電壓等級，這個邏輯存在的問題并不明顯。因為在高電壓等級的系統中，單相故障占到電氣故障的絕大多數，再考慮到2個電壓等級間聯絡變壓器的阻抗和星三角轉換的影響，主系統單相故障、機組跳閘時，備用電源的電壓能夠維持在一個較高水平，保證廠用電切換正常。此外，如果僅是備用電源系統發生故障，閉鎖切換也不存在太大問題。因為主機系統在備用電源系統故障期間發生故障并要求切換廠用電的幾率很低，運行人員可以盡快調整備用電源系統的運行方式，恢復備用電源。但是，對于廠用電備用電源與主機出線接在同一電壓等級的系統來說，閉鎖切換就意味著廠用電失電不可避免。

3 改進建議

為了防止同類事故的發生，對于升壓站只有一個電壓等級或者主機出線系統與備用電源系統電氣連接非常緊密的電廠來說，必須修改快切裝置的邏輯，主要是對備用電源消失閉鎖快切的邏輯進行修改。快切裝置判別備用電源失電時，應該閉鎖切換功能，而電氣故障造成備用電源瞬時電壓降低并很快恢復時，裝置應能即時復位，保證切換成功。

4 改進方案

由于快切裝置閉鎖后不能自動復位，廠家結合用戶建議提出了改進方案，設計了一個程序，引入“低壓閉鎖確認時間”和“正常電壓確認時間”2個參數。具體邏輯是：當備用電源失壓時，不立即閉鎖快切，而是根據失電時間進行判斷。當失電時間達到“低壓閉鎖確認時間”，則認為備用電源確實永久失電，裝置就閉鎖快切；如果失電時間沒有達到“低壓閉鎖確認時間”，備用電源已經恢復，則裝置不再閉鎖，“正常電壓確認”啟動計時，達到“正常電壓確認時間”，則裝置就認為備用電源確實已穩定，開始切換。這2個時間都是在0～9.99s內可調，調整步距10Ms，定值由用戶確定。在綜合分析廠用電可靠性、運行操作時間、可能的電氣故障切除時間等諸多因素后，電廠技術人員確定“低壓閉鎖確認時間”取5s，“正常電壓確認時間”取10Ms。這樣，如果發生發變組掉閘同時廠用備用電源永久失電的故障，則5s后裝置閉鎖，運行人員按機組廠用電全失處理，快切裝置不會出現誤動。如果發生發變組掉閘同時廠用備用電源瞬時低壓的故障，就像這次事故那樣，則裝置在0s啟動“低壓閉鎖確認時間”，到52.6Ms時，備用電源恢復正常水平，裝置不再閉鎖，而開始“正常電壓確認時間”；10Ms后，備用電壓仍正常，則裝置執行切換，不會影響廠用電動機群的自啟動。

本方案已經在現場實施，功能試驗正常。