电厂出线全跳致厂用电全失事件分析

周志凯

（广州开发区粤电新能源有限公司，广东广州 515057）

0 引言

某电厂升压站两条出线全跳，一机组甩负荷，发变组保护未动作，汽轮机超速、机械超速、电超速相继动作，期间厂用电快切失败、柴油发电机并网失败，最终导致厂用电全失，直流事故油泵启动，发电机组安全停备。

1 事件发生过程

1.1 事件发生前运行方式

某电厂500 kV 升压站采用一个半断路器接线，其中升压站接线如图1 所示，所带1000 MW 机组接线如图2 所示。事件发生前，升压站合环运行，3#机组负荷399 MW，4#机组停备。

图1 升压站主接线

图2 3#机组主接线

1.2 事件发生过程

2020 年11 月8 日02：21：30.512，某乙线B 相永久性接地故障，5021、5022 开关先跳B 相，1 s 后重合至永久故障，加速三相跳闸。

02：37，3#机柴油机组由运行人员试启动。

02：38：57，3#机组负荷399.38 MW，带某某甲线正常运行。

02：38：57.672，某某甲线B 相单相接地故障，5012、5013 开关B 相跳闸；02：38：58.718，5012、5013 开关B 相重合；02：38：58.742，5012、5013 开关重合于永久故障三相跳闸。

02：38：58.968，5012 开关分闸位置报警，此时3#机负荷393.16 MW，转速3 003.88 r/min。

02：38：59.639，机组转速3 104.56 r/min，触发汽轮机超速保护，速关电磁阀动作，调门指令到0。

02：39：00.206，发电机保护装置报频率异常。

02：39：00.610，机组转速3 189.69 r/min，主调门全部关闭，左侧中压调门全关，右侧中压调门开度87%。

02：39：02.443，机组转速3 250.94 r/min，安全油压失去，汽机跳闸，挂闸信号消失，高压、中压主汽门全部关闭，转速继续上升。

02：39：02.526，机组转速3 309.69 r/min，ETS 系统PLC A停机触发，ETS 系统PLC B 停机触发，触发首出原因为汽机超速停机。

2：39：03.549，机组达到最高转速3 323.69 r/min。然后机组转速开始下降，润滑油交流辅助油泵联启；2：39：29，机组转速3 001.63 r/min。

2：39：57.718，运行人员手动切换厂用电。

2：40：06，运行人员手动启动润滑油直流事故油泵。

2：40：27.719，手动切换厂用电失败。

2：40：48.788，3#机6 kV 三段报工作电源失压告警。

2：41：07.940，3#机保安段快切装置报备用电源电压低告警。

2：41：13.919，3#机6 kV 三段母线失压告警。

2：41：21.377，3#机保安段快切装置启动，启动方式：母线低压。

2：41：21.378，3#机保安段快切装置，发“跳工作电源开关K3”脉冲；2：41：21.449，工作电源开关K3 分开。

2：41：21.456，3#机保安段快切装置，发“合保安C 段开关K1”脉冲；2：41：21.519，保安C 段开关K1 合上。

2：41：21.561，3#机保安段快切装置，发“启动柴油发电机”脉冲。

2：41：51.616，发电机定子断水保护动作，5011 开关、灭磁开关、6 kV 工作电源进线开关跳闸。

2：41：52，6 kV A、B 段母线陆续复电，各负荷依次启动，机组安全停备。

2 事件分析与讨论

2.1 继电保护装置动作情况

某某乙线发生永久故障三相跳闸后，3#机组仅通过5012 开关向某某甲线供电，在某某甲线跳闸后，机组与电网已经脱离，输出功率突降至0，汽机甩负荷过程中，发变组保护动作情况分析如下。

（1）在发电机定冷水保护动作前，5011开关一直处于合闸状态，发变组主变高压侧开关联跳保护采用5011 开关与5012 开关常闭辅助接点串联启动，尽管5012 开关分闸，但该保护正确不动作。

（2）发电机定子过电压保护定值为130 V、0.5 s，在整个事件过程中发电机定子电压最大为106.3 V，故该保护正确不动作。

（3）发电机频率保护定值为50.5 Hz、1 s，动作于发信，查看故障录波波形，02：38：59.150，频率达到50.5 Hz；02：39：00.206，发电机保护装置报频率异常，故该保护正确动作，但仅作用于发信。

（4）稳控执行子站高频切机定值，第1 轮为52.1 Hz、0.2 s，第2 轮为52.5 Hz、0.5 s，但由于投入了高频保机功能压板，故稳控执行子站正确不动作。

（5）低压电机欠压保护定值为247 V、0.5 s，动作于跳闸，查看低压母线电压波形，2：41：20.892，电压降至247 V；2：41：21.400发电机定子冷却水泵跳闸，该保护正确动作；由于设定定子冷却水流量开关延时30 s 动作；2：41：51.616，发电机定子断水保护动作，5011 开关、灭磁开关、6 kV 工作电源进线开关跳闸，该保护正确动作。

综上所述，该事件中电气保护均能正确动作，但由于未配置零功率切机保护，且频率保护仅动作于信号，故发电机一直处于运行状态，没有任何电气量保护动作于发电机灭磁和跳闸，发电机完全处于被动运行状态，导致机组长时间处于超速状态。

2.2 6 kV 快切装置动作情况

6 kV 快切装置有3 种启动方式：事故启动、非正常工况启动和手动启动，事故和非正常工况下采用串联切换，手动采用并联切换。

（1）2：39：57.718 前，发变组保护未动作，电压未降低到母线失压值，快切装置正确不动作。

（2）2：39：57.718，运行人员手动启动快切装置，但此时6 kV母线频率为44.68 Hz，导致频差为5.32 Hz，远大于允许频差值0.15 Hz，经过允许切换最长时间30 s 后，报频差越限同期失败、并联超时失败、手动切换失败，并闭锁快切装置，因此快切装置正确不动作。

工作电源失压定值为80%UN、1 s，母线失压定值为75%UN、1 s，2：40：47.787，工作电源最大相电压46.82 V、最小相电压36.17 V，线电压低于报警定值；2：41：12.916，母线最大相电压40.82 V、最小相电压28.72 V，线电压低于报警定值，故分别延时1 s 后报工作电源失压告警、母线失压告警，但由于闭锁信号一直存在，快切装置正确不动作。

2.3 380 V 保安段快切装置动作情况

380 V 保安段一次接线如图3 所示，其快切装置有2 种启动方式：非正常工况启动和手动启动。非正常工况指进线开关偷跳或母线电压低的情况，采用串联切换。手动启动采用并联切换。

图3 380 V 保安段一次接线

母线失压定值为70%UN、1 s，2：40：21.365，母线电压为265 V，低于失压启动定值，快切装置启动。由于检测到备用电源电压低，所以快切装置分开工作电源开关K3 后，未合上备用电源开关K7，而是直接合上保安C 段开关K1，并启动柴油发电机。然而柴油发电机运行后，其出口开关K0 并未及时合上，导致保安段失电。

综上所述，保安段快切装置正确动作，但由于出口开关K0未及时合上，导致保安段失电。事后查明，该开关存在卡涩问题，柴油发电机平常试运时，该开关不进行合闸。

3 结论与教训

从以上分析可知，在整个事件发生的过程中，需要汲取以下教训：

（1）发变组缺少零功率保护，导致出线全跳后，发电机组长期处于超速运行状态，严重威胁机组安全，应立即配置，在机组并网后投入，并作用于跳闸。

（2）频率保护配置于稳控执行子站的同时又投入高频保机功能是不妥当的，不能起到保护作用，应与发电机的频率保护结合起来，配置于发变组保护，作用于跳闸，并采取措施保证可靠性。

（3）运行人员原理不熟、操作不当，未及时拍停机组，并错误地手动启动了6 kV 快切装置。因此，应提高操作人员处理事故能力，加强发变组保护、厂用电快切装置原理的培训。

（4）柴油发电机试运时应将柴油机本体及其出口开关同时试运，使得保安C 段带电，以确保所有设备能够安全可靠运行。

（5）应根据定期试验评估汽轮机调门的动作性能，发现卡涩情况应尽快修复，并调整机械超速、电超速的动作值，防止事故情况下汽轮机长期超速运行。