一起發電機在運行狀態下誤操作接地刀閘引起三相弧光短路事故的原因分析及預防措施

陶瑞基 謝忠忠

摘要：針對一起發電機在運行狀態下誤操作接地刀閘引起三相弧光短路的事故，進行了原因分析，并制定了預防措施，為同行分析處理類似事故提供了參考。

關鍵詞：勵磁投入;并網操作;接地刀閘;弧光短路

1 事故概述

2019-09-20T03：50，某發電分廠余能作業區在操作1#CDQ發電機并網過程中，人員誤操作造成1#CDQ并網柜601柜三相弧光短路，影響1#CDQ發電9 h。

2 事故處理過程

2.1? ? 事故發生前相關設備運行狀態

該事故發生前，余能作業區1#CDQ發電機停機進行了電抗器本體檢查，按要求合上了1#CDQ開關601接地刀閘，將1#CDQ發電機定子接地。操作人員完成電抗器本體檢查后，準備恢復1#CDQ發電機運行，此時未將601接地刀閘拉開，使得1#CDQ發電機定子為接地狀態。發電機單線圖如圖1所示。

2.2? ? 事故處理過程

1#CDQ發電機組定速后，當班調度人員同意并網操作，操作人員合上1#CDQ發電機勵磁輸出開關，而且操作了增磁開關，發現勵磁系統無法增磁，發電機無法建立電壓，此時操作人員未將增磁開關歸零位。1#CDQ發電機兩套勵磁通道報警，手動復位后報警消失，但此時并未斷開勵磁輸出開關。

因勵磁通道報警，操作人員對1#CDQ發電機并網柜601柜進行檢查，發現接地刀閘在合位。操作人員判斷為601接地刀閘未斷開造成發電機無法建壓，于是對1#CDQ開關601接地刀閘進行分閘操作。操作人員在操作過程中發現，601柜冒火花并伴有放電聲，隨即放棄操作，與此同時，1#CDQ發電機差動保護動作，聯跳發電機滅磁開關，汽輪機聯跳保護動作。操作人員將其情況匯報給作業長，待1#CDQ發電機停機后，打開發電機并網柜601柜后蓋板，用滅火器滅火。

相關技術人員陸續到達現場，經對故障設備確認后，通知檢修人員安排搶修，更換了1#CDQ并網柜601柜過電壓保護器，處理電纜頭絕緣等，使電纜絕緣合格，重新開機沖轉，發電機并網成功。

2.3? ? 事故還原

根據當事人的操作回憶，結合相關報文、發電機及勵磁裝置的工作原理，本文還原事故發生經過，發現多個操作步驟存在問題：

（1）操作人員在投入勵磁裝置輸出開關前，未拉開1#CDQ開關601接地刀閘，導致投入勵磁裝置后發電機無法建立電壓。

（2）操作人員在拉開1#CDQ開關601接地刀閘前，未將勵磁裝置輸出開關斷開，發電機轉速仍保持在3 000 r/min，在勵磁裝置輸出開關不斷開的情況下，此時在拉開發電機接地刀閘的瞬間，發電機定子建立了電壓，相當于帶負荷拉開接地刀閘，引起三相弧光短路，造成1#CDQ開關601接地刀閘第一次短路。

（3）在拉開了1#CDQ開關601接地刀閘發生弧光短路后，操作人員因慌張，且不熟悉發電機與勵磁裝置工作原理，汽輪機雖已跳機，但發電機仍存在剩磁，發電機轉速因慣性仍保持在3 000 r/min，再次合上接地刀閘，造成1#CDQ開關601接地刀閘第二次短路。

3 事故原因分析

本文經認真分析，此次事故可認定為操作事故，具體的原因分析如下：

3.1? ? 主要原因

操作人員未嚴格執行操作票制度。操作人員在1#CDQ發電機并網操作至第5步“將1#發電機601開關搖至工作位置”時出現了疏漏，直接跳至第6步操作，且操作票上無“檢查并網柜地刀在分閘位置”的操作步驟，僅依賴“將手車搖至工作位置”的五防聯鎖來判斷地刀位置，缺少確認地刀分閘狀態的步驟，是本次事故發生的主要原因。本次事故的核心操作步驟是確認發電機接地刀閘的分閘狀態，假如發電機接地刀閘在分閘狀態，就不會發生本次事故。

3.2? ? 重要原因

操作人員對發電機勵磁系統工作原理不熟悉。當1#CDQ發電機無法自動增磁并報警時，操作人員檢查發現1#CDQ開關601接地刀閘在合位，操作人員不知道未斷開勵磁系統輸出開關時，操作接地刀閘相當于帶負荷拉隔離開關，在此情況下仍對接地刀閘進行分閘操作，導致三相弧光短路，這是本次事故發生的重要原因。此外，在已經拉開1#CDQ開關601接地刀閘后，操作人員因慌張再次合上接地刀閘，汽輪機已跳機，但發電機仍存在剩磁，發電機轉速因慣性仍保持在3 000 r/min，相當于帶電合接地刀閘，造成接地刀閘第二次短路。

3.3? ? 管理原因

操作人員未嚴格執行“兩票”制度，對操作人員的“兩票”制度培訓不夠。

4 預防措施

4.1? ? 嚴格執行操作票制度

發電廠管理部門對員工進行宣貫，強調嚴格執行操作票制度的重要性，同時全面梳理余能作業區高壓電氣操作票，在發電機并網操作票上增加“檢查并網柜地刀在分閘位置”這一步驟，不能僅靠“將手車搖至工作位置”的五防聯鎖來判斷地刀位置。

4.2? ? 向員工培訓發電機勵磁系統工作原理知識

操作人員應該熟練掌握發電機勵磁系統工作原理，了解發電機定子在接地狀態下投入勵磁系統是無法建立電壓的，如果發電機定子在建立電壓的狀態下合上發電機的接地刀閘，相當于帶負荷合上接地刀閘，會引起三相弧光短路，造成嚴重后果。

4.3? ? 組織余能作業區員工進行“兩票”培訓

（1）加強余能作業區基層基礎管理，加強“兩票”執行力度，將本次事故編成典型案例，在作業區內組織員工學習，對員工進行教育，強化重要的操作注意事項。（2）開展“崗位練兵”活動，提高員工應對突發異常事故的處理能力，杜絕類似事故的再次發生。

4.4? ? 建議增加發電機并網柜接地刀閘電氣聯鎖功能

將1#CDQ開關601接地刀閘狀態開關串入發電機的并網聯鎖條件中，1#CDQ開關601接地刀閘必須是在分閘狀態下，才具備并網操作的首要條件，否則無法并網，這樣可避免帶接地刀閘投入勵磁裝置的誤操作，提高系統可靠性。

5 結語

發電機并網操作時，操作人員務必要檢查定子接地刀閘是否已經拉開，是否具備并網條件，最好是確認發電機定子接地刀閘的開關狀態，可在技術層面上避免人員誤操作。當發電機勵磁裝置投入運行后，發電機無法正常建立電壓，應該將勵磁裝置退出運行，再去檢查相關設備，否則很容易發生預想不到的設備故障，甚至引發安全事故。因此，發電廠通過利用必要的技術手段，提高操作人員的技能等措施，可盡量避免人為誤操作造成的不必要的損失。

[參考文獻]

[1] 王君亮.同步發電機勵磁系統原理與運行維護[M].北京：水利水電出版社，2010.

[2] 涂光瑜.汽輪發電機及電氣設備（第三分冊）[M].2版.北京：中國電力出版社，2007.

收稿日期：2020-08-06

作者簡介：陶瑞基（1974—），男，廣東信宜人，高級工程師，研究方向：供配電系統及其自動化。