一起发电机在运行状态下误操作接地刀闸引起三相弧光短路事故的原因分析及预防措施

陶瑞基 谢忠忠

摘要：针对一起发电机在运行状态下误操作接地刀闸引起三相弧光短路的事故，进行了原因分析，并制定了预防措施，为同行分析处理类似事故提供了参考。

关键词：励磁投入;并网操作;接地刀闸;弧光短路

1 事故概述

2019-09-20T03：50，某发电分厂余能作业区在操作1#CDQ发电机并网过程中，人员误操作造成1#CDQ并网柜601柜三相弧光短路，影响1#CDQ发电9 h。

2 事故处理过程

2.1    事故发生前相关设备运行状态

该事故发生前，余能作业区1#CDQ发电机停机进行了电抗器本体检查，按要求合上了1#CDQ开关601接地刀闸，将1#CDQ发电机定子接地。操作人员完成电抗器本体检查后，准备恢复1#CDQ发电机运行，此时未将601接地刀闸拉开，使得1#CDQ发电机定子为接地状态。发电机单线图如图1所示。

2.2    事故处理过程

1#CDQ发电机组定速后，当班调度人员同意并网操作，操作人员合上1#CDQ发电机励磁输出开关，而且操作了增磁开关，发现励磁系统无法增磁，发电机无法建立电压，此时操作人员未将增磁开关归零位。1#CDQ发电机两套励磁通道报警，手动复位后报警消失，但此时并未断开励磁输出开关。

因励磁通道报警，操作人员对1#CDQ发电机并网柜601柜进行检查，发现接地刀闸在合位。操作人员判断为601接地刀闸未断开造成发电机无法建压，于是对1#CDQ开关601接地刀闸进行分闸操作。操作人员在操作过程中发现，601柜冒火花并伴有放电声，随即放弃操作，与此同时，1#CDQ发电机差动保护动作，联跳发电机灭磁开关，汽轮机联跳保护动作。操作人员将其情况汇报给作业长，待1#CDQ发电机停机后，打开发电机并网柜601柜后盖板，用灭火器灭火。

相关技术人员陆续到达现场，经对故障设备确认后，通知检修人员安排抢修，更换了1#CDQ并网柜601柜过电压保护器，处理电缆头绝缘等，使电缆绝缘合格，重新开机冲转，发电机并网成功。

2.3    事故还原

根据当事人的操作回忆，结合相关报文、发电机及励磁装置的工作原理，本文还原事故发生经过，发现多个操作步骤存在问题：

（1）操作人员在投入励磁装置输出开关前，未拉开1#CDQ开关601接地刀闸，导致投入励磁装置后发电机无法建立电压。

（2）操作人员在拉开1#CDQ开关601接地刀闸前，未将励磁装置输出开关断开，发电机转速仍保持在3 000 r/min，在励磁装置输出开关不断开的情况下，此时在拉开发电机接地刀闸的瞬间，发电机定子建立了电压，相当于带负荷拉开接地刀闸，引起三相弧光短路，造成1#CDQ开关601接地刀闸第一次短路。

（3）在拉开了1#CDQ开关601接地刀闸发生弧光短路后，操作人员因慌张，且不熟悉发电机与励磁装置工作原理，汽轮机虽已跳机，但发电机仍存在剩磁，发电机转速因惯性仍保持在3 000 r/min，再次合上接地刀闸，造成1#CDQ开关601接地刀闸第二次短路。

3 事故原因分析

本文经认真分析，此次事故可认定为操作事故，具体的原因分析如下：

3.1    主要原因

操作人员未严格执行操作票制度。操作人员在1#CDQ发电机并网操作至第5步“将1#发电机601开关摇至工作位置”时出现了疏漏，直接跳至第6步操作，且操作票上无“检查并网柜地刀在分闸位置”的操作步骤，仅依赖“将手车摇至工作位置”的五防联锁来判断地刀位置，缺少确认地刀分闸状态的步骤，是本次事故发生的主要原因。本次事故的核心操作步骤是确认发电机接地刀闸的分闸状态，假如发电机接地刀闸在分闸状态，就不会发生本次事故。

3.2    重要原因

操作人员对发电机励磁系统工作原理不熟悉。当1#CDQ发电机无法自动增磁并报警时，操作人员检查发现1#CDQ开关601接地刀闸在合位，操作人员不知道未断开励磁系统输出开关时，操作接地刀闸相当于带负荷拉隔离开关，在此情况下仍对接地刀闸进行分闸操作，导致三相弧光短路，这是本次事故发生的重要原因。此外，在已经拉开1#CDQ开关601接地刀闸后，操作人员因慌张再次合上接地刀闸，汽轮机已跳机，但发电机仍存在剩磁，发电机转速因惯性仍保持在3 000 r/min，相当于带电合接地刀闸，造成接地刀闸第二次短路。

3.3    管理原因

操作人员未严格执行“两票”制度，对操作人员的“两票”制度培训不够。

4 预防措施

4.1    严格执行操作票制度

发电厂管理部门对员工进行宣贯，强调严格执行操作票制度的重要性，同时全面梳理余能作业区高压电气操作票，在发电机并网操作票上增加“检查并网柜地刀在分闸位置”这一步骤，不能仅靠“将手车摇至工作位置”的五防联锁来判断地刀位置。

4.2    向员工培训发电机励磁系统工作原理知识

操作人员应该熟练掌握发电机励磁系统工作原理，了解发电机定子在接地状态下投入励磁系统是无法建立电压的，如果发电机定子在建立电压的状态下合上发电机的接地刀闸，相当于带负荷合上接地刀闸，会引起三相弧光短路，造成严重后果。

4.3    组织余能作业区员工进行“两票”培训

（1）加强余能作业区基层基础管理，加强“两票”执行力度，将本次事故编成典型案例，在作业区内组织员工学习，对员工进行教育，强化重要的操作注意事项。（2）开展“岗位练兵”活动，提高员工应对突发异常事故的处理能力，杜绝类似事故的再次发生。

4.4    建議增加发电机并网柜接地刀闸电气联锁功能

将1#CDQ开关601接地刀闸状态开关串入发电机的并网联锁条件中，1#CDQ开关601接地刀闸必须是在分闸状态下，才具备并网操作的首要条件，否则无法并网，这样可避免带接地刀闸投入励磁装置的误操作，提高系统可靠性。

5 结语

发电机并网操作时，操作人员务必要检查定子接地刀闸是否已经拉开，是否具备并网条件，最好是确认发电机定子接地刀闸的开关状态，可在技术层面上避免人员误操作。当发电机励磁装置投入运行后，发电机无法正常建立电压，应该将励磁装置退出运行，再去检查相关设备，否则很容易发生预想不到的设备故障，甚至引发安全事故。因此，发电厂通过利用必要的技术手段，提高操作人员的技能等措施，可尽量避免人为误操作造成的不必要的损失。

[参考文献]

[1] 王君亮.同步发电机励磁系统原理与运行维护[M].北京：水利水电出版社，2010.

[2] 涂光瑜.汽轮发电机及电气设备（第三分册）[M].2版.北京：中国电力出版社，2007.

收稿日期：2020-08-06

作者简介：陶瑞基（1974—），男，广东信宜人，高级工程师，研究方向：供配电系统及其自动化。