一起間歇接地造成機組停機故障淺析

摘 要：本文針對2008年8月15日某發電有限公司600MW#62發電機組一起事故停機，就相關的一些原因包括定值的整定和保護的缺陷做一個分析。希望能夠拋磚引玉，通過采取有效措施避免類似問題的發生。

關鍵詞：間歇性接地；高廠變零序；拒動

中圖分類號：U665.11 文獻標識碼：A

一、事故經過和故障現象

2008.8.15 01：04，#62機事故跳閘，ETS首出原因為\"發電機跳閘\"。運行人員檢查發現發變組保護\"高廠變分支零序過流\"動作，62機6kV2A段失電，#62機跳閘，#62爐MFT動作，6kV0B段電源由664開關切換至分段開關665開關供電。同時還發現接于公用段0B段的施工電源II路6099開關跳閘，該開關保護裝置上顯示\"2008-08-15 01：04：57 高側零序保護\"，因6kV微機綜合保護裝置無GPS對時功能，此時間與發變組保護動作時間可能存在誤差。系統圖如下：

二、事故檢查及分析

1電氣檢修人員得到通知后立即前往6.9m保護室查看發變組保護屏A 、B 、C柜，發現發變組保護裝置柜上動作信號為\"2008-08-15 01：04：56 304高廠變A分支零序過流t1\" \"2008-08-15 01：04：56 627高廠變A分支零序過流t2\"；發電機出口202開關的操作箱上\"出口跳閘I\"及\"出口跳閘II\"燈亮；6kV2A快切裝置\"閉鎖\"，6kV2B段快切裝置\"動作\"燈亮；故障錄波器啟動。再到6 kV配電室檢查發現6kV2A、0A、0B段均報\"PT接地及諧振\"信號；根據保護動作原理可知，高廠變分支零序過流t1時限動作后，在跳開分支開關621的同時，應閉鎖2A段的快切裝置；高廠變分支零序零序過流t2時限動作后作用于全停，與現場發生的各種情況完全吻合。針對此種情況，為查找此次機組停運的原因，決定對相關的一、二次設備進行了一次全面的檢查，具體檢查項目及結果如下：

1）對6kV2A段母線、2A分支進線PT62116、6kV2A段母線PT、高廠變2A分支621開關至高廠變2A分支共箱母線（帶CT）、662開關至664開關之間的共箱母線進行了耐壓試驗，所有試驗數據均在合格范圍內。

2）二次回路用500V搖表對高廠變A分支中性點兩組CT及電纜進行測量：對地50 MΩ，相間60 MΩ，絕緣情況良好。不存在絕緣不好擊穿，造成誤啟動的可能性。

3）從高廠變A分支兩組零序CT按保護定值加入電流，A、B柜高廠變A分支零序過流t1、t2保護正確動作，排除由于保護裝置故障的誤動可能性。

4）為真正確定高廠變是否存在故障，將高廠變高低壓三側的連接拆除后，對高廠變三側進行絕緣及直流耐壓試驗（高壓側按25000V，低壓側按10000V電壓標準），試驗絕緣合格，高壓側泄漏電流為16μA，低壓側泄漏電流為3μA。屬合格范圍。對高廠變A分支中性點電纜進行耐壓試驗也合格。另外油務班對高廠變進行油取取樣進行色譜分析合項指標正常。

5）根據以上靜態試驗對高廠變A分支以所屬二次回路檢查后基本確認其無異常，對啟備變及2A分支603、621開關的定值臨時整定后，采取由啟備變通過603開關先對6kV2A段母線充電，當充電正常后，通過621開關對高廠變A分支進行兩次沖擊試驗成功。現場對高廠變進行監視，其變壓器運行聲音及溫度完全正常。徹底判定了高廠變A分支正常，具備送電條件。

2在以上檢查中，同時發現接于公用段0B段的施工電源II6099開關保護裝置上顯示\"2008-08-15 01：04：57（因6kV微機綜合保護裝置無GPS對時功能，此時間與發變組保護動作時間存在誤差） 高壓側零序保護\"動作跳開此開關。立即對此保護裝置的回路及定值進行檢查確認，保護能正確動作并作用于開關跳閘，對6099開關的電纜進行絕緣檢測僅有0.5ΜΩ，立即組織人員對電纜進行檢查，在巡線過程中發現從公用段6099開關敷設至#3箱變的一根3×185的電纜在與10kV的3×50電纜的并接處被盜且電纜A相上有明顯被刀片劃傷造成電弧放電痕跡，開關零序保護動作屬正確動作。6099開關電纜接地為此次事故發生的直接原因。

3我們根據事發當日對設備檢查及保護動作情況分析：

1）6099開關的零序保護動作值為15A，0.5S，高廠變A分支零序過流t1保護動作值為36A，0.8S，高廠變A分支零序過流t2保護動作值為36A，1.1S，從高廠變保護裝置的事件記錄上得之動作時的零序電流已達至79A，可見以上三套保護的啟動值可能均已達到，但以上三套保護的動作時限是按保護整定原則進行階梯配置的，而6099及621開關為真空開關，其開關跳閘時間一般為40mS左右，0.3S的時限級差是足夠保證開關可靠跳閘。

2）若我們假定6099及621開關已跳閘，但從故障錄波波形上可見，此段0.3S內的零序電流仍然存在，正是此電流造成高廠變A分支零序過流t2動作后最后作用于全停。為什么在所有電源開關都跳開后還會存在零序電流？為找到其存在的真正原因時，再次對錄波波形及DCS上所記錄的開關歷史數據進行了仔細的分析后發現，故障錄波裝置未接入621開關電流及跳位信號，而DCS上的跳位信號為秒級僅能作為動作參考，故障錄波裝置上的錄波文件的啟動方式是開關量啟動，開關量為高廠變低壓側A分支零序電流保護，從記錄的故障前的500ms的波形和采樣數據中發現，高廠變高壓側電流基本上未變化，維持故障前的600A左右，設想若我們設定621開關在0.8S動作，那么高廠變在A分支電流（故障前約1100A，折算到高壓側300A左右）應減小約一半。同時從波形上還發現，在記錄的高廠變分支A零序電流保護動作后約102mS后，發電機202開關跳位返回信號動作，由以上分析，肯定了621開關跳閘應該是在高廠變A分支零序過流t2時限。

4另一方面我們對6099電纜被損壞的程度發現，其A相電纜在被刀片割破時并沒傷到芯線，僅僅是電纜絕緣層遭到破壞，產生的弧光造成了間歇式接地短路，在這一暫態過程中，間歇式弧光放電產生的強電磁干擾作用下（電流電壓波形中有較大的諧波分量）對保護裝置采樣值有一定影響，即可能故障發生時保護裝置實際采樣值較小，還未達到6099開關保護動作值或動作后尚未達到動作時限使其跳閘，但此時卻引起接入到公用段6kV0B及6kV2A段的母線A相接地，從這兩段母線上安裝的6kV的消諧裝置上記錄的故障發生時的數據發現，其母線開口零序電壓已達到40V，同時17Hz、25Hz及150Hz均出現電壓，說明6kV系統發生接地故障同時又伴隨有諧振出現，造成三相電壓嚴重不平衡（如下圖所示）

這樣就造成高廠變A分支的三相電流不平衡，由于大量的不平衡電流使得其中性點的零序電流急劇加大，再迭加上6099處接地產生的接地電流，最終使得高廠變A分支的中性點零充電流達到79A超過保護定值動作。621開關跳閘后，公用段6kV0B通過分段開關665由公用段6kV0A段供電，此時由于6099開關還未跳開，在合閘瞬間公用段6kV0B、0A段均再次發生了接地，同時在電源切換時的沖擊電流，此時6099開關的A相電纜的接地使其零序電流保護動作跳閘切除故障。

三、存在問題及采取措施

1、目前存在的問題是621開關為什么在高廠變A分支零序過流t1時限未跳閘，卻在A分支零序過流t2時限才跳閘，為進一步確認故障原因，和DGT801系列數字式發變組保護裝置國電南自凌伊廠家人員技術人員取得聯系，對現場故障錄波器的錄波數據進行深入分析后，進一步確認了當時的高廠變A分支零序電流由于電纜裸露對地間斷性放電，放電的零序電流波形是不連續的，其最大值有3.95A，有效值也在0.1～1.5A之間變化，

高廠變A分去零序電流保護T1、T2的電流起動定值是0.57A，延時0.8S，1.1S。該保護裝置動作必須是cpuA、cpuB同時動作才能出口跳閘，由于現場發生的故障是間斷性的，即產生的零序電流是不連續的，而保護相應的計算值出現離散性，結果就發生了CPUA的T1、T2時間動作時，CPUB的T1時間剛動作，造成保護裝置滿足CPUA與CPUBt1時限和t2時限同時動作的情況。一旦t2時限出口就跳開作用于全停造成了解列停機。

2、針對故障零序電流的間斷、不連續性，我們認為保護廠家應該針對上述的現象改進保護裝置，盡快升級以避免不必要的停機事故。

3、為避免今后6kV系統接地時會產生較大的不平衡電流，從保護時限上顯而易見是不可能完全躲過的，因分支零流保護配置涉及到高廠變、啟動變、脫硫變，為避免上述情況再次發生，我們建議能否考慮保護在滿足動作靈敏度時，在保護整定的允許范圍內，將零序保護定值適當調整，以從定值上最大限度躲過暫態時的最大不平衡電流來保證設備的安全穩定運行。

按6kV系統單相接地后的靈敏度整定K0.sen=3Ik0.min/3I0.opmax/n ≥ 2 （啟動變6kV側中性點接地電阻：18.2 Ω）

3Ik0.min kV廠用出線最小單相接地電流=6300/1.732/18.2=199A，取 3I0.opmax=199/ 2 / 60= 100 / 60 = 1.70 A（二次）

經過靈敏度的效驗，目前我們已將高廠變、啟動變、脫硫變分支零序電流定值更換為100A（一次）來滿足運行要求，。

結語

綜上所述，本次事故是由電纜對地間歇性放電引起的6kV不接地系統接地故障，由于高廠變保護裝置設計存在缺陷，造成保護越級跳閘引起機組全停，目前只能暫時采取放大零序電流定值的辦法處理類似故障，但希望能在保護原理上有所突破，在保證較高靈敏度的情況下有選擇性跳閘。由于本人理論水平有限，不妥之處望予指正。

參考文獻

[1]范欽勇，唐穎杰.6kV系統接地并產生諧振故障分析及處理[J].科技傳播2012（07）.