一起電廠廠用電快切裝置誤動(dòng)的分析

王志龍 霍 靜

（1. 梅山鋼鐵公司熱電廠，南京 210039；2. 梅山鋼鐵公司能源環(huán)保部，南京 210039）

直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行中有著舉足輕重的作用，為電氣設(shè)備的自動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)，甚至是發(fā)電機(jī)組事故狀態(tài)下的潤滑油動(dòng)力系統(tǒng)等眾多設(shè)備提供電源，是發(fā)電廠、變電所維持正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)。因此直流系統(tǒng)發(fā)生故障對于電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行將造成極大影響。本文通過一起直流系統(tǒng)失電導(dǎo)致的開關(guān)誤動(dòng)進(jìn)行分析，闡述了直流系統(tǒng)對于生產(chǎn)運(yùn)行的重要性，提出了直流系統(tǒng)改造過程中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

1 事故經(jīng)過及影響

1.1 事故經(jīng)過

2017年5月某電廠對二期直流系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，5月15日改造施工結(jié)束，檢修人員申請將改造期間移至臨時(shí)電源的直流饋線逐一短時(shí)斷電，移至新系統(tǒng)供電。根據(jù)需要檢修人員分別在臨時(shí)電源饋電屏、新系統(tǒng)饋電屏負(fù)責(zé)斷電和接線工作，電氣值班人員分別在控制屏、新系統(tǒng)饋電屏及繼電保護(hù)室負(fù)責(zé)操作和監(jiān)護(hù)工作；值長負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)和操作發(fā)令。所有信息采用對講機(jī)聯(lián)絡(luò)。10∶05工作開始，當(dāng)進(jìn)行到“6kVⅢ段快切屏”電源操作時(shí)，值長發(fā)令給電氣值班人員“停用‘6kVⅢ段快切’”指令，電氣值班人員未操作，6kVⅢ段快切屏電源消失，事故報(bào)警，6kV Ⅲ段備用電源631開關(guān)紅燈閃光，6kVⅢ段進(jìn)線633開關(guān)、6kV Ⅲ段備用電源631開關(guān)電流均為 800A左右。值長經(jīng)確認(rèn) 6kVⅢ段備用電源631開關(guān)系誤動(dòng)作，手動(dòng)斷開該備用電源開關(guān)，恢復(fù)正常運(yùn)行方式，并暫停改造調(diào)試工作。

圖1 系統(tǒng)接線圖

1.2 事故影響

此次備用電源631開關(guān)誤合閘，未造成任何設(shè)備停運(yùn)，且未影響電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，屬險(xiǎn)肇事故，但備用電源開關(guān)合閘后，工作電源開關(guān)未斷開，存在邏輯錯(cuò)誤；備用電源開關(guān)合閘后，兩個(gè)不同電氣系統(tǒng)合環(huán)運(yùn)行，合環(huán)電流 800A左右，該備用電源核定負(fù)荷電流900A，存在過電流風(fēng)險(xiǎn)，由于兩不同系統(tǒng)間不經(jīng)同期裝置進(jìn)行的合閘操作，其合閘電流大小取決于兩系統(tǒng)間的電壓差、相角差大小，一旦合環(huán)電流超過過電流保護(hù)定值，本側(cè)工作、備用兩電源開關(guān)就均無法操作，將造成上級開關(guān)越級跳閘，存在擴(kuò)大事故影響范圍的風(fēng)險(xiǎn)。另外，若此次誤動(dòng)發(fā)生在工作電源開關(guān)上，則工作電源進(jìn)線633開關(guān)跳閘，此時(shí)備用電源開關(guān)將無法合閘，將發(fā)生6kV Ⅲ段失電的生產(chǎn)事故，而該母線上的負(fù)荷包括鍋爐輔機(jī)、汽機(jī)輔機(jī)、給水泵電源、循環(huán)水泵電源等重要負(fù)荷，一旦失電，就必將造成停機(jī)、停爐等重大生產(chǎn)事故。

圖2 備用電源631開關(guān)控制回路圖

2 故障查找及分析

經(jīng)查該事故是在值長發(fā)令給電氣值班人員，要求“停用‘6kVⅢ段快切’”時(shí)，臨時(shí)電源饋電屏處檢修人員誤認(rèn)為是停用“6kV Ⅲ段快切屏”電源，故直接拉開該饋線電源開關(guān)，導(dǎo)致快切裝置失電，此時(shí)快切并未停用，備用電源開關(guān)合閘。

1）備用電源開關(guān)控制回路分析

631開關(guān)合閘回路中如圖2所示。

SV：快切投退轉(zhuǎn)換開關(guān)；

SA：631開關(guān)分合閘轉(zhuǎn)換開關(guān)；

SW：開關(guān)小車試驗(yàn)位置限位開關(guān)；

YW：開關(guān)小車工作位置限位開關(guān)；

KCP：631開關(guān)微機(jī)保護(hù)裝置；

S1：儲(chǔ)能開關(guān)；

S2、S3：631開關(guān)輔助出開關(guān)。

此次故障系 6kVⅢ段快切屏失電導(dǎo)致，且整個(gè)過程中KCP未失電，其他轉(zhuǎn)換開關(guān)、限位開關(guān)等均未進(jìn)行任何操作，故懷疑故障出現(xiàn)在MFC2000-2微機(jī)型廠用電快速切換裝置。

2）快切裝置簡介

該備用電源快切裝置選用的是東大金智電氣自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的 MFC2000-2型微機(jī)廠用電快速切換裝置。該裝置兼有正常手動(dòng)切換、事故切換和不正常情況切換功能；兼有快速切換、同期捕捉和殘壓切換功能，其中同期捕捉切換采用恒定越前時(shí)間和恒定越前相角兩種方法；兼有并聯(lián)、串聯(lián)和同時(shí)切換功能。同時(shí)具備保護(hù)閉鎖、出口閉鎖；低壓減載；自動(dòng)投入后加速保護(hù)；支電流錄波；后備電源失電、PT斷線、開關(guān)位置異常（去耦合）等監(jiān)測保護(hù)功能。

關(guān)于裝置失電，該裝置說明書中提到：該裝置具有裝置開關(guān)電源輸出的＋5V，±15V，＋24V任一路失電都將引起工作異常，特設(shè)電壓監(jiān)視回路，一旦失電立即報(bào)警，該功能獨(dú)立于CPU工作。但未提及全部直流電源消失時(shí)的裝置閉鎖情況。

3）故障點(diǎn)確認(rèn)

經(jīng)查，快切裝置輸出一副開關(guān)量接點(diǎn)至備用開關(guān)合閘回路，對應(yīng)于裝置背板47、48兩端子（如圖3所示）。

圖3 裝置背板端子圖

裝置正常運(yùn)行期間，測47、48兩端子之間電壓220V，48號端子對地電壓?110V；裝置電源斷電后，測47、48兩端子之間電壓為0，48號端子對地電壓+110V。即裝置電源消失后，47、48號端子對應(yīng)的裝置內(nèi)部接點(diǎn)閉合，導(dǎo)致備用電源合閘回路導(dǎo)通，開關(guān)合閘。為驗(yàn)證該故障是否屬單一裝置問題，選取同型號、同版本的快切裝置進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果相同。雖與生產(chǎn)廠家溝通，但未得到明確答復(fù)，因此懷疑該故障屬此裝置通用 Bug。雖然該裝置對于部分模塊失電具有閉鎖功能，但是對于裝置直流電源全部消失，閉鎖功能無效。

按照裝置說明書所載，將裝置開關(guān)電源輸出的＋5V，±15V，＋24V任一路分別斷電，裝置均能發(fā)出正確報(bào)警，且測量背板所有輸出端子，均無異常，能夠正常避免誤動(dòng)作。

圖4 合閘回路串入工作電源開關(guān)常閉輔助觸點(diǎn)及手動(dòng)切換壓板

3 改進(jìn)措施

經(jīng)查該電廠目前共有2套同型號廠用電快速切換裝置正在運(yùn)行，但該裝置已運(yùn)行十余年，已列入年度技術(shù)改造計(jì)劃，將對上述快切裝置整體改造，更換新型號的切換裝置，消除上述故障。短期內(nèi)采取臨時(shí)措施預(yù)防此類事故發(fā)生。

1）開關(guān)合閘回路串輔助接點(diǎn)

在備用電源BZT合閘回路串入工作電源開關(guān)常閉輔助接點(diǎn)（如圖4所示），在輔助接點(diǎn)處并聯(lián)一手動(dòng)切換壓板，用于快切裝置的并聯(lián)、同時(shí)切換，確保裝置失電時(shí)，備用電源開關(guān)不會(huì)誤動(dòng)作合閘。

2）制定臨時(shí)操作提示卡

在運(yùn)行值班崗位制定臨時(shí)操作提示卡，要求在裝置改造完成前，直流屏改路饋線不得操作，如需停電，必須得到值長同意，若發(fā)生直流接地進(jìn)行饋線試?yán)瑒t必須先停用裝置快切，取下工作電源、備用電源的分、合閘出口連接片，試?yán)瓿珊?，投入快切裝置，但需經(jīng)檢修人員用高阻萬用表測試出口連接片兩端無電壓后，方可放上工作電源、備用電源的分、合閘出口連接片。

4 直流系統(tǒng)改造過程中需注意的問題

雖然此次裝置誤動(dòng)并未造成重大生產(chǎn)事故，甚至未對生產(chǎn)造成任何影響，但該事故也暴露了在改造施工過程中存在的管理、操作等問題。因此，在電站直流系統(tǒng)改造過程中，一定要注意以下幾方面的問題：

1）改造前對老直流系統(tǒng)進(jìn)行檢查，查清老系統(tǒng)各饋線所帶負(fù)荷情況，饋線電源末端分支情況，并做好詳細(xì)的負(fù)荷列表。

2）重要饋線做好電源轉(zhuǎn)接，事先選取一個(gè)臨時(shí)饋電屏，將一些安全閥、氣動(dòng)閥、重要的保護(hù)裝置等直流失電可能造成生產(chǎn)事故的負(fù)荷，并接至臨時(shí)饋電屏，改造結(jié)束后再移回。

3）改造開始前制定詳細(xì)的方案、作業(yè)指導(dǎo)書、事故預(yù)案，并要求相關(guān)人員熟知、考試。

4）直流系統(tǒng)停、送電操作，按改造方案要求，專人指揮、專人操作、專人記錄。

5）改造完成后，立即整理出詳細(xì)的負(fù)荷分配圖紙。

6）對直流供電的新設(shè)備，投用前必須做斷電試驗(yàn)，檢查直流失電過程中，設(shè)備各輸入、輸出接口的變化情況，避免該廠用電備用電源快速切換裝置存在的類似問題再次發(fā)生。

5 結(jié)論

電站直流系統(tǒng)極少提供動(dòng)力電源，主要以控制、保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用為主，對一般性故障，可進(jìn)行簡單處理堅(jiān)持運(yùn)行，一旦直流系統(tǒng)停電，就會(huì)對站內(nèi)設(shè)備造成重大影響，甚至造成停機(jī)、停爐乃至設(shè)備損壞等重大生產(chǎn)事故。在直流系統(tǒng)改造過程中，必須做到謹(jǐn)慎、細(xì)致，確保萬無一失。通過對此次直流系統(tǒng)失電導(dǎo)致快切裝置誤動(dòng)作的險(xiǎn)肇事故分析可以發(fā)現(xiàn)，快切裝置生產(chǎn)廠家已經(jīng)對直流失電采取了多項(xiàng)防范措施，但仍然難免存在極個(gè)別 Bug，在直流系統(tǒng)改造、甚至在直流系統(tǒng)饋線操作過程中，必須要事先做好預(yù)防措施，對新設(shè)備投運(yùn)前，除必須進(jìn)行的出廠試驗(yàn)外，還應(yīng)采用盡可能多的方式對設(shè)備進(jìn)行考驗(yàn)，以避免正式投運(yùn)后給運(yùn)行和維護(hù)帶來麻煩。

[1] GB/T 14285—2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 陸昱, 邰能靈. 備自投合閘回路在現(xiàn)場運(yùn)行中的改進(jìn)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2010, 30(1): 145-149.

[3] 唐海東. 石化企業(yè) 110kV供電系統(tǒng)的快切裝置應(yīng)用及分析[J]. 電氣技術(shù), 2015, 16(9): 102-105, 122.

[4] 董德, 魏林邦, 江雨, 等. 水力發(fā)電廠直流系統(tǒng)故障分析與處理[J]. 電氣技術(shù), 2017, 18(6): 68-72.

[5] 韓憲良. 110V直流控制系統(tǒng)異常時(shí)安穩(wěn)誤動(dòng)事故分析[J]. 華電技術(shù), 2015, 37(7): 43-44, 49.