两起厂用电系统事故原因分析及对策

任秀勤，梁俊清，刘振锋，杨利忠

（1.华北电力大学，河北 保定 071003；2.准大发电厂，内蒙古 准格尔 010300;3.海勃湾发电厂，内蒙古 乌海 016034）

6kV厂用电系统是发电厂重要的系统，能否安全稳定运行，对电厂的安全稳定运行至关重要。交流金属铠装抽出式开关设备，系3～10kV三相交流50Hz厂用电系统主要的输配电装置。近几年，随着科技的进步，国产交流金属铠装抽出式开关设备的制造工艺大幅提高，开关柜联锁和“五防”功能日益完善，但伴随老式少油开关的无油化和设备变频的改造，限于工作人员的技术水平，出现了一些由于开关柜改造或设备变频改造引发的不安全事件，值得反思。下面介绍2起这类事故。

1 开关无油化改造引发的事故

某厂1号机乙排粉机的电源开关柜，系由原JYN2-10开关柜(内配SN10型少油断路器)进行无油化改造后的设备。某日在启动该排粉机时，因氧化锌避雷器的性能劣化，引起三相弧光接地短路，由于一次系统接线的问题，1号机乙排粉机电源开关6107开关拒动，造成上级母线电源612开关越级跳闸；由于当时故障未切除，厂用备用电源602开关自投成功后又跳闸，造成6kVIB段母线失电，机组降出力。

1.1 原因分析

(1) 避雷器产品性能劣化是导致本次事故的直接原因。由于避雷器长时间带电效应和冲击波效应的累积，使得Z NO元件劣化，同时预防性试验未能及时发现存在的绝缘缺陷，致使真空断路器合闸时，产生的过电压引起了避雷器的击穿。

(2) 通过对事故的分析，确认上级电源612开关保护动作正确，1号机排粉机电源开关拒动为正常现象，造成上述事故的扩大是由于CT接线错误所致。事故前一次系统接线方式见图1。分析认为，在6107开关合闸瞬间，由于避雷器击穿，产生很大的接地短路电流。从图中可以看出这个故障电流不在此真空断路器电流互感器的测量范围内，此时乙排粉机电机保护装置无法反映故障电流，故障只能由上一级的电源612开关切除，从而造成6kVIB段母线失电，引起事故扩大的事件。

1.2 整改措施

(1) 将氧化锌避雷器配置在断路器电流互感器和电机中间。这样就能保证在避雷器击穿时所产生的短路电流可反映到靠近避雷器的电流互感器上，保护装置可瞬间动作将故障点切除。也就防止了上述在启乙排粉机时由于氧化锌避雷器劣化击穿时的扩大事故，从而缩小和限制事故范围，减少事故对设备的损坏。改进后的系统接线如图2所示。

(2) 采用性能优良、质量可靠的氧化锌避雷器。加强对氧化锌避雷器的日常维护和预防性试验工作，发现不符合运行条件的避雷器应及时更换。

2 设备变频改造后引起的事故

2.1 厂用电系统接地方式的选择

发电厂6kV变压器中性点接地方式的选择，对电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及通讯线路的干扰等存在着直接影响。厂用电系统的中性点接地方式一般可分为中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经电阻接地3种方式。某厂自建厂以来，前后共经三期工程建设，高压6kV厂用电系统分别采取不同的接地方式。其中一、二期机组投产时，由于系统容量小，6kV厂用电系统单相接地故障电流小于10A，采取中性点不接地的运行方式，发生单相接地故障时，允许设备继续运行2h，以便运行人员采取措施，找出接地部位并将故障消除；三期机组投产时，厂用6kV单相接地电容电流超过15A，接地点电弧不能自行熄灭，为避免电气设备灼伤面积过大，设计采用中性点经中值电阻(40Ω)的接地方式，零序保护(接地保护)作用于跳闸，将故障点切除。

2.2 事故经过及现象

6号机组6kV厂用电系统采取中值电阻接地的方式，6kV配电变压器和高压马达分别采用东大金智公司生产的WDZ－440变压器和WDZ－430电动机综合保护装置，装置具备接地保护功能，正常运行状态保护动作于跳闸。某日，6号机1号凝结泵电源侧开关变频运行中跳闸，装置“接地”保护出口跳闸，同时6号机2号凝结泵工频联动成功，随后电源侧开关“接地”保护也动作跳闸。运行人员立即手动启动6号机2号凝结泵失败，导致6号机凝汽器水位急剧上升，除氧器水位大幅下降，随后手动打闸停机，造成发电机解列事故。

2.3 设备检查情况及原因分析

(1) 开关接线图见图3。

(2) 机组解列后，对6号机组1，2号凝结泵变频器、动力电缆、电机、开关进行检查未见异常。

(3) 从DCS录波图分析，事故前1号凝结泵变频运行正常，电源侧开关由于接地保护动作跳闸，造成变频器高压侧失电停运；2号凝结泵工频联备正常，由于接地保护动作跳闸，手动抢合时，接地保护仍在动作状态，抢合失败。1，2号凝结泵电机WDZ-410型保护装置存有最新保护动作记录，显示2台凝结泵跳闸期间，保护装置在2mIn内均连续启动64次(备注：装置最多保存最近64次动作记录)。经现场校验保护装置，认为2套保护装置不存在误动的可能，属正常动作。

(4) 现场检查发现，凝泵进行变频改造后，6kV电缆钢铠甲接地错误，与其他设备不同。

(5) 跳闸时用万用表测量电焊机地线位置的接地电阻为0.25Ω，满足地网接地电阻的要求。

(6) 现场检查发现，6号机凝结泵变频器室检修人员正在1，2号凝结泵变频设备附近使用交流电焊机进行焊接作业。

(7) 分析认为，造成机组跳闸的原因为电缆穿入零序电流互感器时电缆外皮接地线接线错误，造成焊接电流串入接地保护回路装置，在焊接时部分焊接电流经电缆钢甲、零序电流互感器一次侧入地，在零序电流互感器副边感生出电流，起动了接地保护，使开关跳闸。

为验证分析的正确性。利用机组停机备用的机会，进行多次模拟试验，在现场6号机1，2号凝结泵变频设备附近几个不同点使用交流电焊机时，用钳形电流表测量的零序CT一次电流值为5A～21 A，部分地点使用电焊机时产生的电流远远大于零序保护的整定值7 A(一次值)。因此可以判断焊接电流引起电动机零序保护动作而跳闸。

2.4 整改措施及注意事项

(1) 为彻底消除上述现象的发生，采取如图4或图5的接线方法。因为I1，I2电流值相同而方向相反，则I1+I2=0。

(2) 相对于零序保护的整定值，电焊机引起的电流是非常大的，在工厂中也是难以避免的。因此在厂区进行电焊机作业时，要使交流电焊机的零线连接牢固，以最大程度地减少电焊机电流在零序电流互感器一次侧的分流。

(3) 6kV厂用电系统中性点采用中值电阻接地时，为了检测到电缆发生单相接地(芯线对屏蔽层及钢铠放电)故障，电缆芯线必须穿过零序CT，而电缆屏蔽层及钢铠的接地必须在零序CT下面。有时，零序CT较低时，电缆屏蔽层及钢铠的接地线会在零序CT的上面。这时，接地线在零序CT上面的部分必须做好绝缘，再从上向下穿过零序CT，在下面与柜子的接地母线可靠连接。当然，接地线在电缆引出处零序CT下面时，就可以不用穿过零序CT直接接地了。见图4、图5。

(4) 利用机组大小修、日常检修维护的机会，对全厂厂用零序保护进行一次普查。对所保护设备的一、二次接线、装置尽早安排提前大修，排除设备隐患。

(5) 使用电焊机时，要保证电气设备的安全，将接地线可靠连接。要认真对小电流接地系统动力电缆在穿过零序电流互感器时的接地方式进行检查，按照《GB50168-2006电缆线路施工及验收规范》的有关要求进行接地。