火力发电厂保安段零序保护动作跳闸分析

高秉懿，李养俊，何子春，曹 森，贺室衡

（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

依据GB 50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》，200 MW 级及以上的机组应设置交流保安电源。交流保安电源为厂内所有Ⅰ类负荷供电，在事故工况下保证机组安全停运，对设备安全及人身安全起着至关重要的作用。

某330 MW 火力发电厂2 号发电机额定有功功率为330 MW，发电机出口电压为20 kV。2 号高厂变额定容量为50 MVA，额定电压为20（1±2×2.5%）kV/6.3 kV-6.3 kV。380 V 工 作PC 2A、2B 段分别通过MCC 2A、MCC 2B 段进线开关给380 V 保安MCC 2A、MCC 2B 段母线供电，保安MCC 2A 段、保安MCC 2B 段除2 号柴油发电机外无其它备用电源接入，如图1所示。

图1 2 号发电机组厂用电保安段系统图

图2 故障点情况

1 事件概况

2023 年某日16 时07 分该厂2 号机组保安MCC 2A 段失电，2 号机组A、B、C 磨煤机润滑油站油泵跳闸，锅炉MFT 动作，联跳汽轮机、发电机。

2 原因分析

2.1 设备检查

事故发生后，对就地设备进行检查，发现2号锅炉房12.6 m B 侧事故照明控制箱零接地排有烧蚀痕迹，经绝缘检查，照明负载侧电缆接地电阻为0 MΩ，判断该点为保安MCC 2A 段零序保护动作的接地故障点。

保安MCC 2A 段失电前负荷电流波动较大，如图3 所示。此波动是接于保安MCC 2A 段的锅炉房电梯启动所致，可以判断在重载情况下，波动将会更大。

图3 保安MCC 2A 段失电前负荷电流曲线

由于保安MCC 2A 段工作电源进线断路器未配置零序保护，采用JL-8D 型电流继电器作外接零序电流继电器，电流继电器零序电流保护定值为0.5 A，延时为2 s，速动电流设置为5 A。

2.2 事件过程分析

2 号机组锅炉房12.6 m B 侧事故照明控制箱引出线发生接地故障，～导致零排接线烧蚀，引起保安MCC 2A 段进线断路器零序电流突变增大，且运行过程中保安MCC 2A 段零序电流及不平衡电流基数较大，综合因素导致了保安MCC 2A 段零序电流大幅增加。保安MCC 2A 段零序电流保护的动作电流按额定电流的0.21 倍、断路器额定电流0.16 倍整定，未考虑可靠性系数，与导则要求不符[1]（不平衡电流按0.2 ～0.5 倍额定电流整定，可靠系数取1.3 ～1.5），在运行中受不平衡和零序电流波动影响，导致保安MCC 2A 段进线断路器外接电流继电器零序电流保护动作，造成保安MCC 2A 段失电。

保安MCC 2A 段失电后，接引在该段上的A、B、C 磨煤机润滑油站交流单电源失电，造成磨煤机跳闸，进而引发锅炉MFT 动作，联跳汽轮机、发电机，造成停机事故。

3 主要问题

1）保安MCC 2A 段进线断路器不具备零序保护功能，外接一台JL-8D 型电流继电器，由于安装位置较为隐蔽，在维护中出现遗漏，未进行保护定值的正确整定和校验。

2）保安段未设计备用电源。正常运行时保安母线段应由本机组的低压明备用或暗备用动力中心供电，当确认本机组动力中心真正失电后应能切换到交流保安电源供电[2]。由于保安段未设计备用电源，当保安段进线跳闸后，自动联启柴油发电机，但受限于柴油发电机组的延时带负荷能力，严重影响机组的安全运行。

3）磨煤机润滑油站为单电源供电，在该电源失去后直接导致磨煤机跳闸，进而引发锅炉MFT 动作。3 台磨煤机（A、B、C）润滑油站由同一保安段（保安MCC 2A 段）供电，重要电源配置不合理。

4）保安MCC 2A 段不平衡电流大，反映出三相负荷分配不合理，零序损耗大。

4 防范措施

1）优化低压厂用电系统继电保护装置，特别是380 V 开关柜零序电流继电器定值整定的合理性以及零序电流互感器的变比容量的匹配性，保证零序电流保护的正确可靠[3]。另外，为了提高零序保护动作可靠性和便于整定维护管理，择机更换为同型带零序保护框架断路器。

2）优化机组重要辅机油站电源配置，对单电源供电或虽是双电源但无法自动切换的系统或设备进行改造，保证在电源失去或波动情况下能够自动切换至备用电源，保证重要辅机可靠稳定运行。

3）排查PC 段及MCC 段上重要负荷是否布置在同一段母线，重要负荷电源需交叉配置，防止一段母线失电导致所有重要负荷全部失电。

4）排查重要辅机接触器或开关是否有自保持功能[4]，评估不保持接触器对机组运行可靠性影响，对可能存在影响机组安全稳定运行的，进行技改更换。

5）对保安段进行改造，增加保安段备用电源，提高保安电源的可靠性[5]。

6）排查380 V 各配电段三相负荷的平衡性，对不平衡电流或零序电流较大的配电段的单相负荷进行移位，尽可能保证三相电压、电流平衡，减少零序损耗。

5 结语

保安段所接负荷为全厂最重要的负荷，一旦失电会引起人身和设备事故。低压厂用设备较多，日常维护较为繁琐，极易忽略且故障不易被发现。此次事故暴露出诸多典型问题，在设计阶段的缺陷为事故的发生埋下了隐患，要加强对设备的巡检，发现隐患及时消除，从而进一步保障机组安全稳定运行。