某电厂厂用保安电源失电事故分析

乔永虎

（大唐淮南洛河发电厂，安徽淮南，232008）

1 基本情况介绍

LH电厂始建于十九世纪八十年代，分三期建设,是华东电网主力电厂之一。其中X机组于1999年2月投产发电。其380V低压厂用电系统采用负荷控制中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。380V工作段母线正常运行由工作变供电。380V保安四段由380V工作段七段供电，母线备自投联锁投入，380V 保安总段至380V保安四段的电源开关处于热备用状态。柴油发电机及其电源开关处于热备用状态。当380V工作段失电时,380V 保安总段至380V保安四段的电源开关自投,保安四段不失电。如自投失败，保安四段失电,柴油发电机自启，柴油发电机进线开关自投，380V保安四段由柴油发电机供电。

2 事故现象

2020年1月27日,X机组有功负荷210MW，无功负荷-28MVar，发电机出口电压19.4kV , 定子电流6250A。00时11分37秒，机组保安四段工作电源进线开关跳闸，保安四段备用电源进线开关跳闸，保安四段柴发进线开关自动投入。DCS发“保安段进线电源闭锁”，“保安段备用进线电源闭锁”电气报警信号。00时13分54秒，机组跳闸，MFT首发信号“汽包水位低”。

3 原因分析

保安四段失电,导致重要辅机跳闸，“抢水”失败，机组跳闸。其失电原因可分为两情况：

（1）保安四段工作进线开关运行中跳闸，备用进线开关合闸后跳闸。

（2）保安四段工作进线开关运行中跳闸，备用进线开关未能正常动作合闸。

查阅故障录波器历史记录：

00时11分37秒787毫秒因保安四段工作电源进线开关变位启动录波。

00时11分37秒867毫秒，保安四段备用电源进线投入；00时11分37秒892毫秒，该开关跳闸。

00时11分43秒，保安四段柴发进线开关投入，保安四段恢复供电。

00时14分01秒，发变组高压侧5004开关跳闸。

可以看出，工作电源开关先跳闸，备用电源开关“备自投”正常动作，但合闸之后出现再跳闸现象。那么需要解决问题就有两个：（1）保安四段工作电源跳闸的原因。（2）备用电源正常备自投后再次跳闸的原因。

■3.1 保安四段工作电源跳闸的原因分析

开关跳闸原因无外乎两点：（1）保护正常动作。（2）误动。

图1 保安四段事故前后电压波形

查阅录波器，380V 工作七段在事故前后波形正常。保安四段电压波形在工作电源开关跳闸前波形正常，工作电源开关跳闸后电压开始衰减，同时零序电压波动增大。在备用电源开关合闸、分闸时保安段电压波形出现畸变，零序电压突增，之后电压到0V，但是整个事故过程，保安四段电压没有大幅异常下降现象，结合保安四段进线工作电流无异常变化，可见保安四段未发生短路、接地之类电气故障。工作电源开关跳闸属脱扣器误动造成。

■3.2 备用电源正常备自投后再次跳闸的原因分析

从电压波形上看，备用电源进线开关是合闸之后再次跳闸的。说明“备自投”装置动作正常，症结在于跳闸原因。（1）合闸于电气故障，造成保护动作；（2）合闸电流过大，保护不匹配；（3）装置误动。

从保安段在备用电源合闸时的电压波形来看，仅出现了电压波形畸变并伴随零序电压突增，没有大幅下降，波形变化是由合闸时存在残压造成，但是合闸时启动电流过大或零序接地瞬时动作等电气故障则无法排除。从分闸瞬时动作来看，若是由于保护跳闸，则应是瞬时脱扣，而不是短延时，那么出现的故障电流应相当大。由于没有查阅到备用进线开关电流波形，无法对推断进行验证。

4 试验验证

（1）X号机保安四段工作、备用电源进线开关脱扣器型号为Micrologic5.0A，于2006年3月改造时安装，额定电流1250A。脱扣器长延时保护动作电流Ir=0.9In=1125A，长延时保护延时动作时间tr=24s（6Ir），短延时保护动作电流Isd=4Ir=4500A，短延时保护动作时间tsd=0.4s，瞬时保护Ii退出。

（2）现场查看工作电源进线开关脱扣器动作指示器弹出，面板无其他指示灯点亮，按开关脱扣器灯测试按钮，指示灯均能正常点亮；备用电源进线开关脱扣器动作指示器弹出，面板无其他指示灯点亮，按开关脱扣器灯测试按钮，指示灯均能正常点亮。停运柴油发电机，检查保安四段母线无异常，检查保安四段各负荷绝缘均正常。

（3）用380V保安四段工作电源进线开关对保安四段母线进行送电，开关合闸即跳，脱扣器动作指示器弹出，脱扣器面板无其他指示灯点亮。更换380V保安四段工作电源进线、备用电源进线开关脱扣器。用380V保安四段工作电源进线开关对保安四段母线进行送电，开关运行正常；备自投试验正常。

（4）将X号机保安四段备用电源进线开关脱扣器安装在停备状态的Y号机保安三段工作电源进线开关上，开启保安三段部分设备，模拟保安四段负载情况，进行切换试验。拉开保安三段备用电源进线开关后，立即合上保安三段工作电源进线开关，保安三段工作电源进线开关合闸后即跳闸，脱扣器动作指示器弹出，脱扣器面板短延时保护动作指示灯Isd点亮5s后熄灭。查看录波图，保安三段工作电源进线开关由合上到跳开时间间隔为50ms，最大电流为3kA，最大冲击电流持续10ms后，电流下降至1kA以下。说明开关脱扣器一旦检测到电流超过动作值，未经过延时即将开关跳闸，0.4s延时未起到应有的作用。

（5）将X号机保安四段工作电源进线开关脱扣器安装在停备状态的Y号机保安三段工作电源进线开关上，开启保安三段部分设备，模拟保安四段负载情况，进行切换试验。拉开保安三段备用电源进线开关，立即合上保安三段工作电源进线开关，保安三段工作电源进线开关合上后即跳闸，脱扣器动作指示器弹出，脱扣器面板指示灯Ap（装置故障）点亮5s后熄灭。

5 结论

综合以上分析以及现场试验验证可以得出：

（1）380V保安四段工作电源进线开关跳闸原因为电子脱扣器装置故障误动。

（2）380V保安四段备用电源进线开关合闸后再次跳闸原因为，电子脱扣器短延时保护的延时功能失效，备自投时产生冲击电流达到脱扣器短延时保护的电流定值，但电子脱扣器远未达到整定值0.4s延时而直接跳闸。

（3）保安四段失电造成该段上的A汽泵A、B润滑油泵，B汽泵A、B润滑油泵均失电，A、B汽泵因安全油压低跳闸，C电泵因接在保安四段上的辅助油泵失电，自启动失效，电泵无法快速启动导致汽包水位低，炉MFT动作，机组跳闸。

6 经验总结

LH电厂是一家拥有三十余年历史的电力企业，拥有经验丰富的管理团队以及业务娴熟的运维队伍。但同时也存在部分设备运行周期长，迭代更新慢；电子元器件故障发生率进入高发期；现场设备寿命评估管理不到位等问题。X机组380V保安四段开关电子脱扣器自2006年投入使用，已运行14年，元件超期服役，老化故障引起误动。而在进行电源切换试验时未带正常运行方式下的负荷，导致不能有效掌握该电气设备变化的特性，未能及时发现和排除设备隐患。辅机电源也存在分布不合理，单一母线故障失电造成重要辅机失电，直接影响机组安全运行的重大隐患。

电力生产属技术密集型企业，机、电、炉、热工等诸多专业密切配合，协同合作。任何一个环节出现异常，都可能导致连锁反应，事故扩大。现有装置“自动”、“ 保护”条件下，应对N-1故障绰绰有余，一旦同时出现两个异常叠加的N-2故障，不仅处理难度大大增加；故障多样性也呈几何程度增长，很难做到充分的事故预想。自动控制逻辑、保护也很难匹配。此类事故尽管单独来看可能只是两个较小的问题，但叠加在一起同时发生时，往往造成意想不到的严重后果。对于服役期长的机组，设备日常维护、寿命评估显得尤为重要。及时排查出故障隐患、中断事故连锁反应的链条，可大大降低故障发生率。