某電廠6 kV電源進線開關誤跳事故分析及處理

徐靖飛，路軍鋒，馬成久，鄭 晨

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

某電廠在分系統調試階段，準備進行“6 kV主油泵高壓電動機”單體考核試驗，DCS遠方啟動電動機后發生6 kV B段電源進線開關跳閘。經檢查6 kV主油泵電動機高壓開關綜保裝置無動作報警，6 kV B段電源進線開關無動作報警，DCS畫面無任何故障報警。本文對事故的各個環節進行分析，找出事故原因并總結經驗，為避免再次出現類似事故提出建議。

1 主設備概況

廠用6 kV高壓開關柜為順特電氣設備有限公司生產并組裝的KYN28A-12(Z) 鎧裝型移開式戶內交流金屬封閉開關設備。6 kV電源進線開關保護裝置配備金智科技WDZ-5211線路保護測控裝置、芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置的主控單元。6 kV主油泵電動機高壓開關保護裝置配備金智科技WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置。

2 事故經過

2020年6月1日09：18：14，6 kV母線由6 kV B段電源進線開關單電源正常供電。運行人員經就地檢查合格后在DCS合6 kV主油泵高壓開關。6 kV主油泵啟動后發現6 kV主油泵高壓開關合閘同時，6 kV B段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關均發生跳閘，運行人員在就地兩開關柜檢查發現保護裝置無動作報警信號，面板無異常。

2020年6月1日15：29：48，經建設單位、生產單位、安裝單位、調試單位、監理單位開會討論決定，首先檢查6 kV母線、6 kV主油泵電動機電纜、6 kV主油泵電動機一次絕緣值，絕緣測試無故障后恢復系統供電，并重新進行主油泵工頻啟動，檢查6 kV B段電源進線開關是否跳閘。經送電操作后動作情況與上午一致。

經故障錄波記錄文件檢查，如圖1所示，6 kV主油泵電動機啟動時最大電流為A相2.1 kA、B相1.4 kA、C相1.8 kA，電動機啟動時6 kV母線電壓為A相3.56 kV、B相3.48 kV、C相3.54 kV，跳閘時間為46 ms。三相電流均衡未見故障，一次絕緣值合格，由此得出結論：此次跳閘為開關誤動。故障錄波記錄文件如圖1所示。

圖1 故障時6 kV母線電壓與進線電流

3 動作分析

2020年6月1日16：02：00，再次討論事故原因。討論分析原因結果如下[1]。

a.6 kV B段電源進線開關WDZ-5211線路保護測控裝置定值不合理，導致工頻啟動時保護裝置故障跳閘。

b.因就地急停按鈕接入跳閘回路，由于接線不當導致6 kV B段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關跳閘。

c.DCS系統邏輯存在寄生回路，DCS經錯誤邏輯保護跳6 kV B段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關。

d.6 kV B段電源進線開關繼電保護裝置測量回路問題導致開關跳閘。

e.6 kV B段電源進線開關的弧光保護裝置誤動導致開關跳閘。

由于現場廠用電需要恢復，隨即將6 kV B段電源進線開關恢復送電。而未受電的6 kV A段電源進線開關與已受電的6 kV B段電源進線開關回路設計完全一致，定值整定一致，于是決定通過對未受電的6 kV A段電源進線開關進行模擬試驗，從而發現開關誤跳閘原因[2]。試驗步驟如下。

a.現場將6 kV A段電源進線開關拉至試驗位合閘，調試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀模擬6 kV主油泵運行時電壓電流，其中三相電壓為系統電壓59 V(TV變比為6/0.1 kV)，電流由0升至1.1 A(TA變比為2000/1 A)，未發現裝置有任何故障現象。并對6 kV A段電源進線開關WDZ-5211線路保護測控裝置進行校驗。通過重新校驗WDZ-5211線路保護測控裝置的過流速斷保護、差動保護試驗發現WDZ-5211線路保護測控裝置動作正常，跳閘正確，動作報警、指示正確，DCS信號采集正確[3]。由此得出6 kV B段電源進線開關不是由于線路保護裝置的定值不合理或誤動導致[4]。

b.現場將6 kV A段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關拉至試驗位合閘。就地按下6 kV主油泵急停按鈕，隨后6 kV主油泵高壓開關跳閘，6 kV A段電源進線開關未動作。安裝人員檢查二次回路接線也未見有寄生回路存在，由此判斷不是由于就地急停按鈕接線不當導致6 kV B段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關跳閘。

c.現場將6 kV A段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關拉至試驗位合閘，由DCS系統分別發出6 kV A段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關分閘指令，隨后檢查DCS歷史記錄，結果為發出的分閘指令記錄與開關分閘反饋記錄均正確，而發生事故時DCS系統只收到分閘位置反饋記錄，并沒有分閘指令記錄，由此判斷不是DCS系統造成的6 kV A段電源進線開關與6 kV主油泵高壓開關分閘。

d.現場將6 kV A段電源進線開關拉至試驗位合閘，調試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀對WDZ-5211線路保護測控裝置的電流保護回路與電流測量回路進行通道校驗，試驗結果為保護裝置采樣正確，采樣誤差滿足使用要求，由此排除6 kV B段電源進線開關繼電保護裝置測量回路問題導致開關跳閘。

e.現場將6 kV A段電源進線開關拉至試驗位合閘，調試人員通過使用博電SW-336繼電保護測試儀對芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置進行模擬量校驗。當電流由0 A升至1.1 A(TA變比為2000/1 A)時，6 kV A段電源進線開關發生跳閘，面板無任何報警信號顯示，DCS系統未收到弧光保護動作報警信號，現象與事故發生時情況一致。經檢查，芬蘭UTU集團智能弧光保護裝置保護動作邏輯主要判據為弧光，為了避免誤判，增加了電流增量作為輔助判據。當裝置檢測到弧光同時電流滿足要求才會發出跳閘指令，并顯示故障發生位置。弧光保護裝置原理圖見圖2。而現場只滿足電流增量一個條件的情況下發生跳閘，判斷為弧光保護裝置為按照邏輯說明判斷故障。當6 kV主油泵啟動時，弧光保護裝置電流輔助判據定值設定為0.2In(額定In=5A)，啟動電流一次值達到2.1 kA，二次電流為1.05A，超過弧光保護輔助電流判據條件1A發生跳閘，并未發出動作報警信號。

圖2 弧光保護裝置邏輯簡圖

為深度確認弧光保護裝置邏輯錯誤問題，現場試驗在不增加電流輔助判據的情況下，在弧光采集探頭增加光源，試驗結果為當光照條件達到弧光定值時發生跳閘，并未發出動作報警信號，面板無動作信號。由此確定因弧光保護裝置未按照保護邏輯判斷故障，導致6 kV B段電源進線開關誤動作。

f.6 kV主油泵高壓開關跳閘回路分為WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置跳閘、DCS遠方手動分閘、就地急停按鈕跳閘與主油泵高壓變頻器重故障跳閘[5]。

現場通過對WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置的保護校驗、對6 kV主油泵高壓開關的傳動試驗得出結果，WDZ-5233電動機綜合保護測控裝置動作正確，報警信號反饋正確，DCS遠方手動分閘與急停按鈕跳閘正確，反饋正確。而6 kV主油泵高壓開關跳閘最有可能為主油泵高壓變頻器重故障聯鎖跳閘。于是分析當6 kV B段電源進線開關因弧光保護裝置誤動跳閘后廠用電失電，而6 kV主油泵高壓變頻器控制電源取自6 kV B段廠用變壓器下級PC段母線。6 kV B段母線失電時，6 kV B段廠用PC段同時失電，6 kV主油泵高壓變頻器控制電源消失導致6 kV主油泵高壓開關跳閘。經調取DCS系統歷史曲線記錄得到結果(DCS系統歷史曲線記錄如圖3所示)。

15:29:50.030，DCS發出6 kV主油泵高壓開關合閘指令，隨后6 kV主油泵高壓開關合閘。

15:29:50.145，DCS收到6 kV B段電源進線開關分閘反饋信號，廠用電失電。

15:29:58.420， DCS收到6 kV主油泵高壓變頻器重故障信號。

15:29:58.325，收到6 kV主油泵高壓開關儲能完畢信號。

15:29:58.483，收到6 kV主油泵高壓開關分閘反饋信號。

圖3 DCS系統歷史曲線記錄

由此得出結論，當6 kV B段電源進線開關因弧光保護裝置誤動跳閘8 s后，6 kV主油泵高壓開關因主油泵高壓變頻器控制電源失電，導致主油泵高壓變頻器重故障跳閘。

據當時運行反饋信息，由于6 kV主油泵高壓開關工頻首次受電，運行操作人員在6 kV主油泵高壓開關合閘時撤出6 kV配電室，運行人員通過聽到的聲音判斷出6 kV主油泵高壓開關與6 kV B段電源進線開關同時跳閘。從DCS歷史記錄查詢得知，6 kV主油泵高壓開關分閘與儲能電動機儲能完畢聲音幾乎重合，導致運行人員對開關狀態有所誤判。

4 解決方法

暫時將弧光保護裝置退出運行，并聯系廠家重新發送2臺滿足設計要求與邏輯要求的弧光保護裝置。收到裝置后按要求校驗弧光保護裝置，滿足設計要求與邏輯要求后更換舊的弧光保護裝置。

同時更改設計，將弧光保護跳閘回路由手動跳閘回路更改為非電量保護跳閘回路。更改設計后弧光保護裝置動作后會在WDZ-5211線路保護測控裝置留下保護動作記錄，解決弧光保護裝置動作后就地面板無動作指示問題，方便故障排查。

提高運行人員現場操作水平，發生故障后不慌忙、有秩序檢查開關狀態，仔細檢查DCS歷史記錄幫助事故分析[6]。

5 結束語

某電廠6 kV B段電源進線開關跳閘是由于弧光保護裝置保護邏輯問題導致的誤動跳閘，廠用電失電，發生一系列聯鎖保護跳閘。國內生產的弧光保護裝置一般在單體調試階段由廠家配合完成。由于對該裝置不夠重視，導致在校驗不合格的情況下投入使用，在運行中發生誤動作，并不能在第一時間發現、排除故障。因此，必須重視任何保護裝置到現場后的校驗傳動工作，不能通過廠家報告就盲目投入使用，采用正確的試驗措施，有效避免保護裝置誤動作的現象再次發生[7]。