一起6kV工作段失壓事件的分析

海云飛

（國家電投河南電力有限公司開封發電分公司，河南 開封 475002）

某電廠2臺630MW汽輪發電機組，每臺機組采用兩個6kV工作段，公用系統采用6kV公用段，分為A、B段，電源分別取至兩臺機組工作段。鑒于目前火電利用小時總體偏低，長時間單機運行已成為常態，為節省廠用電，在單機運行時，通過工作段送電至公用段，從公用段返送電至備用機組工作段，并采取保護定值配合，限制備用機組使用負荷的措施，確保運行機組安全運行。

1 事件經過及現場處理情況

1.1 事件發生前狀態

8月11日21時37分6kVⅡA段62A1開關跳閘、2#爐A引風機、送風機、一次風機、C、E磨煤機，A密封風機跳閘，A凝結水泵、脫硫A、D漿液循環泵、A空預器主電機跳閘，輔電機聯啟正常。經檢查6kVⅡA段失壓，快切閉鎖，6kV公用A、B段及所帶380VPC段失壓，柴發聯啟正常。事件發生前，6kV系統運行方式如圖1。

圖1 事件發生前6kV廠用系統運行方式

結合2#發變組故障錄波、啟備變故障文件、3#斗輪機綜合保護裝置報文，事件過程基本如下：

21:37:33.847 3#斗輪機高壓電纜AB相發生相間故障，A相熔斷器熔斷撞針彈出，但因FC開關內部聯跳機構卡澀，真空接觸器三相未能跳開，B相經電弧持續接地。

21:37:35.060 2#高廠變A/B分支零序過流Ⅰ段出口跳開62A1開關，造成6kV OA段、6kV OB段、6kV ⅡA段母線失壓。

21:40:20運行人員合上601A恢復6kV公用A段帶電。

21:40:42運行人員合上6公聯開關恢復6kV公用B段帶電。

21:47:15.537 3#斗輪機接地保護動作出口跳閘。

22:44:39 運行人員合上62A0開關恢復6kVⅡA段帶電。

1.2 事件經過

8月11日21:37:35 6kVⅡA段62A1開關跳閘、2#爐A引風機、送風機、一次風機、C、E磨煤機，A密封風機跳閘，A凝結水泵、脫硫A、D漿液循環泵、A空預器主電機跳閘，輔電機聯啟正常。查6kVⅡA段失壓，快切閉鎖，6kV公用A、B段及所帶380VPC段失壓，柴發聯啟正常。

21:41查62A1分支零序過流保護動作，3#斗輪機開關有接地信號。斷開602B、6公聯開關；測6kVⅡA段母線絕緣合格、6kV公用段絕緣合格，3#斗輪機電纜對地為零。合上601A帶公用A段母線，恢復循環水PCI II段、輸煤除灰PCI II段、翻車機PCI II段、脫硫PCI II段、化水Ⅲ Ⅳ段供電。

22:44合上62A0開關對6kVⅡA段充電正常，手動快切倒為高廠變帶；各級負荷逐個測絕緣送電。

00:50將電除塵、鍋爐、汽機PCⅠ段倒為2A電除塵、2A鍋爐變、2A汽機變帶，2#機組主機廠用電恢復正常運行方式。

維護到現場檢查3#斗輪機電纜中間接頭處崩斷，3#斗輪機開關（FC）保險熔斷。

脫硫A、D漿液循環泵跳閘，B漿液循環泵進口門失電打不開，硫份無法控制，21:00～22:00，2#機組SO2排放小時均值超標101.83mg/Nm3；22:00～23:00 SO2小時均值超標39.47mg/Nm3。

2 故障原因分析

2.1 3#斗輪機綜合保護裝置

3#斗輪機保護采用金智科技股份有限公司生產的WDZ-5242變壓器保護測控裝置，該裝置適用于35kV及以下電壓等級變壓器的保護和測控。

3#斗輪機在AB相間故障后A相熔斷器熔斷，故障轉換為B相接地故障。

由于B相經弧光接地，零序電流中具有較高頻諧波分量，經離散傅立葉變換后，得到基波電流一次值為25.51A，3#斗輪機高壓側接地零序整定值為14.6A，0.3s，無論故障電流及故障時間均達到整定值，因此，3#斗輪機綜合保護在此次故障中存在拒動行為。

3#斗輪機再次發生B相接地故障，本次B相接地為金屬性接地，零序電流為正弦波，基本不含其他諧波分量，零序電流有效值為34.33A，故障持續約0.3s后，高壓側接地零序保護動作出口跳開3#斗輪機開關。

2.2 601A/602B保護裝置

601A/602B保護裝置采用金智科技股份有限公司早期生產的WDZ-410EX線路綜合保護測控裝置，該裝置適用于35kV及以下電壓等級線路的保護和測控。

3#斗輪機首次單相接地，602B接地保護（整定值18.2A，0.6s）作為上級后備保護未能及時正確動作，導致2#高廠變A分支零序Ⅰ段越級動作。

2.3 2#高廠變零序過流保護

2#高廠變零序集成于發變組保護中，保護裝置采用南瑞繼電生產的RCS-985發變組成套保護裝置。

3#斗輪機電纜首次B相接地故障時，由于3#斗輪機開關、602B開關均未及時將故障切除，2#高廠變零序保護（整定值24.2A，1s）動作跳開62A1開關，將故障分支切除，為正確動作。

在本次事件中，3#斗輪機、601A、602B開關接地保護裝置在經弧光接單相接地故障下均存在拒動行為。

2.4 繼電保護采樣算法原理

微機型繼電保護采樣流程基本一致，可以分為電壓形成電路、低通濾波、采樣保持、多路轉換開關、AD轉換、數字濾波等環節。各廠家裝置僅在AD分辨率，采樣頻率等具體量化指標上根據硬件配置存在差異。

繼電保護采樣算法各廠家裝置具有較大差異，按照基于的不同數學模型可以分為：輸入量為正弦函數的算法、輸入量為周期函數的算法、輸入量為隨機函數的算法。不同算法對于故障信號中的非周期分量、基波分量、諧波分量計算提取具有一定的計算偏差。

2.5 現場排查工作情況

在事件發生后，生產技術部組織專業技術人員及時開展了以下排查工作：

（1）對3#斗輪機開關本體進行檢查，發現熔斷器撞針連跳機構存在卡澀。

（2）對本次涉及的保護裝置進行定值核對及檢驗，其整定值與正式通知單內容一致，采樣及動作值正確，未發現問題。

對零序CT安裝及接線方式進行檢查，均符合規程要求。用電機聯啟。

3 暴露問題

（1）3#斗輪機變電纜中間接頭工藝不良或安全防護措施不到位，導致電纜中間接絕緣老化變質、密封性能下降受潮，引起電纜短路故障，同時，3#斗輪機開關在熔斷器撞針彈出，由于開關機構卡澀，未及時跳閘，導致停電范圍擴大。是此次事故的誘導原因。

（2）3#斗輪機、601A、602B開關接地保護裝置在經弧光接單相接地故障下均拒動，其原因應為金智科技與南瑞繼保采樣算法不一致，對于故障信號中的基波分量計算值存在較大偏差所致，是此次事故的直接原因。

4 糾正措施

（1）盡快恢復3#斗輪機高壓電纜中間接頭并采取防護措施，加強檢修工藝質量，加強對高壓電纜中間接頭的維護檢查，在查明3#斗輪機保護拒動原因之前，禁止投入運行。

（2）鑒于目前高廠變/啟備變接地電阻為100Ω，6kV系統完全金屬性單相接地時零序電流（3I0）為36A，綜合考慮零序保護可靠性與快速性，對高壓廠用電系統單相接地保護整定值進行優化（詳見定值變更報告）。定值報告請附于本報告后。另外，是否增加了誤動性？請制定整改責任人等。保護定值考慮了電動機啟動時的不平衡電流及變壓器高壓側的沖擊電流，保證保護動作可靠性。

（3）進一步深入了解保護裝置采樣算法及保護動作邏輯，對本次事件中經弧光單相接地故障下的故障電流進行定量分析。

（4）針對此次事故保護暴露的問題，為保證安全，雙機運行時，6kV公用段分裂運行，發電部下發通知組織集控人員學習。