新投产机组跳闸故障原因分析及防范措施

杜彦楼

（华能国际电力股份有限公司上安电厂，石家庄 050310）

近年来新投产的火电机组较多，在这些机组中有50%～60%的机组在第1次检修之前，多次发生机组跳闸，其原因主要有基建质量问题、设备质量问题、运行人员操作不当、检修人员消缺引起跳闸等。为了保证新投产机组的安全稳定运行，在提高检修运行人员技能，完善基建遗留问题的基础上，有许多问题需要排查解决，尤其是厂用电系统的保护配置、负荷分配、连锁逻辑等方面需要重点排查，确保不因为某一负荷或某一分支故障而影响整台机组的安全运行。华能国际电力股份有限公司上安电厂（简称“华能上安电厂”）新投产机组由于公用输煤系统6kV动力电缆故障，导致机组跳闸，反映出厂用电系统的保护存在问题，为杜绝此类故障再次发生以下进行深入分析。

1 机组概况

华能上安电厂三期工程新建2台600MW发电机组，编号分别为5号机组和6号机组，每台机组设A1、A2 2段6kV高压厂用工作母线。5、6号机组共设1台3号启动备用变压器，机组正常运行期间，A1、A2段由高压厂用变压器转带，启动备用变压器空载备用，当机组停运时，各机组的A1、A2段6kV高压厂用工作母线由启动备用变压器转带。同时2台机组设CS5、CS6 2段6kV公用母线，分别从5号机组5A1段和6号机组6A1段引接，正常运行期间，CS5与CS6段6056母联断路器在备用状态。CS5段带03B1、03B3、03B5段和03A碎煤机运行，1号、2号辅机循环水泵出口蝶阀电源由03B1段供电，1号、2号仪表空压机由03B5段供电。CS6段带03B2、03B4、03B6段和03B碎煤机运行，3号、4号辅机循环水泵出口蝶阀电源由03B2段供电，3号、4号仪表空压机由03B6段供电。CS5、CS6段公用母线一次侧接线示意见图1。

图1 CS5、CS6段公用母线一次侧接线示意

2 故障情况

2008年8月28日14：36，6号机组负荷为350 MW，突发“空压机故障”报警，1－4号空压机跳闸，公用CS5、CS6段失电，1－4号辅机循环水泵出口阀失电关闭。14：44，锅炉主燃料跳闸（MFT），发出“给水泵全停”指令，机炉电大联锁动作。

就地检查发现5号机组6kV厂用电5A1段供CS6段的6051馈线断路器跳闸，6051断路器间隔保护面板有“零序保护动作”报警信号，保护记录零序电流达0.96A，CS5段6052进线断路器联跳，保护面板没有报警信号。6号机组6kV厂用电6A1段供CS6段的6061馈线断路器跳闸，6061断路器间隔保护面板有“零序保护动作”报警信号，保护记录零序电流达0.96A，CS6段6062进线断路器联跳，保护面板没有报警信号。CS6段输煤03B碎煤机断路器跳闸，保护面板有“零序保护动作”信号，保护记录零序电流达1.940A。检查其他负荷断路器未见明显异常。初步判断CS5、CS6段失电是由03B碎煤机断路器负荷侧接地故障引起。

随后检查CS5、CS6段母线绝缘正常，检查2段母线所带其他负荷绝缘正常，分步恢复2段母线和母线所带其他负荷运行。经进一步检测，确认03B碎煤机电机电缆在输煤系统T4塔附近击穿接地。

3 故障发生过程

3.1 03B碎煤机断路器跳闸

CS6段03B碎煤机断路器保护装置零序保护定值整定为零序电流0.25A，零序过流保护动作时间0.5s，零序TA变比为50A/1A，整定定值和定值单一致。运行人员第1次启动CS6段03B碎煤机时，由于电缆接地故障，零序电流超过定值，零序保护正确动作跳闸。

3.2 6A1段供CS6段馈线6061断路器跳闸

6061断路器保护装置零序保护定值整定为零序I段电流定值0.16A，零序I段时间为0.5s，零序TA变比为100A/1A。进一步与定值单核对，发现定值单中零序I段时间为0.7s，保护装置中零序I段时间实际整定错误，与03B碎煤机零序保护动作时间同为0.5s，没有形成保护级差，电缆故障时6061断路器同时跳闸，扩大了事故范围。

3.3 CS6段进线6062断路器跳闸

6062断路器保护装置没有报警信号，检查零序保护定值整定为零序I段电流定值0.16A，零序I段过流保护动作时间为0.5s，零序TA变比为100 A/1A。进一步与定值单核对，发现定值单中零序I段时间为0.6s，保护装置中零序保护动作时间同样整定错误，但零序保护未动作。进一步检查发现由于CS6段6062断路器保护零序TA在基建施工时没有安装，使此断路器的零序保护形同虚设，零序保护无法动作跳闸。6062断路器最终跳闸原因为6061断路器跳闸后联跳6062断路器。

3.4 6056母联断路器合闸

6062断路器跳闸后由于其本身保护装置零序保护没有动作，未发闭锁备用电源快切装置信号，CS6段备用电源快切装置启动，断路器切换成功，母联6056断路器合闸，CS6段由CS5段转带运行，厂用电公用系统进入非正常运行状态。

3.5 CS5和CS6段同时失电

由于运行人员没有发现6061、6062断路器跳闸和快切装置启动切换的异常情况，远方操作台也没有03B碎煤机故障跳闸的报警信号，运行人员在没有确认03B碎煤机启动失败原因情况下，4min后，再次试启03B碎煤机，致使断路器第2次合到电缆故障点上，03B碎煤机断路器再次跳闸。

由于同样原因，6051、6052断路器保护装置零序保护动作时间也错误整定为0.5s，同时6052断路器处零序TA未安装，零序保护同样无法动作跳闸。运行人员第2次启动03B碎煤机时，6051断路器零序保护动作跳闸，联跳6052断路器，使CS5、CS6段所有电源断路器跳闸，造成该电厂三期工程2个6kV公用段全部失电，由这2段供电的4台空压机跳闸，4台辅机循环水泵液压蝶阀失电关闭，最终导致6号机组跳闸。由于5号机组停机备用，避免了一次跳闸。

4 故障原因分析

4.1 电缆质量存在问题

03B碎煤机电源电缆运行不到半年出现绝缘击穿故障，首先暴露了电缆质量存在问题。电缆故障与产品质量不稳定、敷设时施工工艺欠佳、电缆头制作质量不过关等诸多因素有关，从此次电缆故障点位于电缆的直线段分析，电缆击穿接地与电缆本身的质量有关。

4.2 二次保护不能正确动作

二次保护不能正确动作是造成故障进一步扩大的原因，此次故障暴露出二次保护存在以下问题。

a.零序保护定值整定错误。03B碎煤机零序保护动作时间整定为0.5s，6061、6062断路器此定值错误整定为0.5s，造成6061、6062断路器与03B碎煤机断路器同时跳闸。6051、6052断路器此定值也错误整定为0.5s，造成6051、6052断路器与03B碎煤机断路器再次同时跳闸。

b.零序保护TA没有安装接线，基建质量差。施工人员没有按照设计要求安装6052、6062断路器处的零序TA，也没有做相应的设计变更，保护传动人员也没有发现存在的问题，保护无法动作并闭锁快切装置，使故障情况下断路器切换成功。

c.保护装置动作报警信号不全。6061断路器和03B碎煤机断路器保护装置动作后，由于相关保护动作报警信号没有接入控制室声光报警系统，只在相应的画面显示报警，断路器跳闸后运行人员不容易及时发现异常情况。

d.零序保护级差不合理。保护定值单中03B碎煤机断路器零序过流保护动作时间为0.5s，6052、6062断路器为0.6s，6051、6061断路器为0.7s，3个断路器零序过流保护时间级差太小，即便是保护定值整定正确，也存在误动的风险。通常各级断路器之间零序过流保护时间相差0.2s为宜。

4.3 操作不规范

运行人员经验欠缺，操作不规范，在03B碎煤机第1次启动不成功时，没有及时查找原因，就冒然再次启动，导致了机组跳闸。

5 防范措施

a.运行人员在发生启动失败和设备跳闸时，应首先查看设备状态和保护装置动作情况，查明原因、排除故障后，方可进行下一步操作。严禁在原因不明的情况下擅自操作。

b.按照设计要求对6052、6062断路器加装零序TA，在接地故障下可靠动作，避免造成上级断路器跳闸，同时保护动作时闭锁快切装置，避免出现故障情况下电源快切装置启动切换，提高公用段安全稳定运行。

c.梳理保护定值单，重新进行定值核算，进一步对保护装置实际整定定值和联锁回路进行核查传动，消除基建留下的隐患。

d.对电气保护报警进行整理和传动，重要保护必须接入控制室声光报警系统，便于运行监视和故障处理。

6 结束语

目前一些新投产的火电机组，由于基建工期短，调试项目不全，厂用电系统存在部分隐蔽的缺陷，给机组安全生产带来很大的威胁。机组投运后要及时对二次保护定值进行重新梳理核算，利用检修机会对保护装置进行校验传动，传动时一定要带上二次回路进行全面传动，防止只在装置处进行模拟传动，以便彻底发现和解决基建时遗留的隐患。从此次故障分析，引起机组跳闸具有多方面的原因，如果任何一个环节能够起到作用，机组跳闸都可以避免。在电气一次设备故障不可控制的情况下，二次保护设备的可靠性尤为重要。