李曼，肖堯

(寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 中寧 755100)

1 電廠概況

寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱中寧公司)總裝機容量為2×330 MW，發(fā)電機出口主母線支接1臺40/25－25 MV·A的分裂高壓廠用變壓器(以下簡稱高廠變)，電壓變比為20 kV/6.3－6.3 kV，高廠變低壓側(cè)兩個分裂繞組分別連接A，B兩段高壓廠用工作母線，機爐6 kV輔機分別接在這兩段母線上。從該公司220 kV母線引接1臺40/25－25 MV·A有載調(diào)壓分裂繞組變壓器作為機組啟動/備用電源，電壓變比為230 kV/6.3 kV －6.3 kV，機組啟?；蚋邚S變故障時，可由啟動/備用變壓器(以下簡稱啟備變)帶機組負荷。一次系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

圖1 一次系統(tǒng)接線

中寧公司廠用及公用6 kV高壓電機全部采用微機式綜合保護裝置，型號為PA100－M。按照該公司的整定原則，次要輔機線電壓低于65 V時經(jīng)0.5 s延時跳閘，重要輔機線電壓低于40 V時經(jīng)9 s延時跳閘。母線PT二次回路一級空氣開關(guān)(以下簡稱空開)采用3個單聯(lián)空開，綜合保護裝置電壓采集不設(shè)二級空開，直接由屏頂電壓小母線經(jīng)端子排接入，母線PT二次負載配置如圖2所示。

2 事故經(jīng)過

2013－07－10，中寧公司#2機組停機大修，廠用工作電源IIA段由啟備變公用A段供電，電源進線開關(guān)6202 A分，6209 A合。檢修人員在對廠用6 kV IIA段送風(fēng)機、一次風(fēng)機高壓開關(guān)綜合保護裝置及控制回路斷電進行清掃檢查時，凝結(jié)水泵及循環(huán)水泵高壓開關(guān)突然跳閘，綜合保護裝置故障燈亮，查看故障報文為低電壓保護動作，動作值為24.38 V，綜合保護交流電壓界面顯示 UAB=0.97 V，UBC=23.98 V，UCA=24.38 V，隨即檢查母線電壓互感器(PT)控制柜，發(fā)現(xiàn)母線PT二次電壓單聯(lián)小空開A相和B相跳閘，C相正常。經(jīng)現(xiàn)場檢查無故障點，經(jīng)搖絕緣檢測合格后，送上A相空開和B兩相空開，電壓恢復(fù)正常。

3 事故原因分析

因綜合保護裝置電壓回路三相電壓端子距離較近，且有部分金屬裸露在外，檢修人員清掃檢查時不小心誤碰了A，B兩相，造成了母線二次電壓空開跳閘，引發(fā)了低電壓保護誤動。那么，是什么原因引起綜合保護裝置低電壓保護誤動的呢?

首先確定綜合保護裝置的電壓采樣及低電壓保護動作閉鎖邏輯是否正確(如圖3所示)。通過檢查及試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時，加入三相正常電壓，每相60 V，相角互差120°，綜合保護裝置顯示 UAB，UBC，UCA分別為103.91，103.87，103.89 V，同時降低三相電壓，并滿足 UAB，UBC，UCA低于低電壓整定值40 V時，PT斷線閉鎖條件不成立，低電壓保護投入并經(jīng)延時9 s正確動作跳閘。重新加入三相正常電壓，每相60 V，相角依然互差120°，斷路器處于合閘狀態(tài)，手動斷開 A相電壓時，綜合保護裝置顯示 UBC為 102.7 V，UAB，UCA則分別為60.0，59.8V，不滿足低電壓保護動作條件，裝置未出口跳閘。手動斷開 A，B 兩相后，UAB，UBC，UCA分別為0，60.0，59.8V，亦不滿足低電壓保護動作條件，裝置未出口跳閘。在相同條件下，將三相正常電壓同時斷開后，低電壓保護動作出口。以上試驗結(jié)果完全符合低電壓保護動作閉鎖邏輯，且只有一相電壓正常的情況下，低電壓保護也能可靠閉鎖，但也由此看出，該綜合保護裝置低電壓保護缺乏應(yīng)對三相PT斷線情況時的閉鎖出口邏輯，應(yīng)予以優(yōu)化和完善。

圖2 母線PT交流回路

圖3 原低電壓保護動作閉鎖邏輯

在事故發(fā)生時，只有A，B兩相電壓缺失，C相電壓正常，理應(yīng)滿足低電壓閉鎖條件，但為什么仍然出口了呢?調(diào)出#2發(fā)電機變壓器組故障錄波器廠用A段電壓波形進行分析，從故障發(fā)生時刻到電壓恢復(fù)之前，C相電壓波形正常，A相和B相電壓幅值降至40 V左右，且相角都與C相電壓相角基本一致。

再次對綜合保護裝置進行校驗，并模擬故障時刻的三相電壓，即 A 相 43.85 V∠232.98°，B 相42.86 V∠233.09°，C 相 60.81 V∠255.81°，綜合保護裝置顯示 UAB，UBC，UCA分別為 2.17，26.96，26.63 V，低電壓保護動作。以上試驗說明，綜合保護裝置線電壓的計算采用的是兩相矢量差，低電壓保護動作屬正確行為。那么，故障時刻A相與B相上的電壓從何而來呢?

結(jié)合事故發(fā)生時故障錄波器采集電壓的波形特點對母線PT二次電壓回路及其負載特性進行更加深入的分析和排查，PT二次電壓負載帶有發(fā)電機變壓器組保護裝置、綜合保護裝置、快切裝置、母線電壓變送器及低電壓繼電器，其中保護裝置與快切裝置電壓回路均屬星型接線。起初懷疑A，B兩相上的電壓是受C相電壓影響而產(chǎn)生的懸浮電壓，但PT二次繞組中性點有且僅有一點接地，且綜合保護裝置與快切裝置電壓回路均屬星型接線，雖然A，B兩相PT二次繞組空開跳閘，但負載回路仍然通過中性線與大地相連，不可能產(chǎn)生懸浮電壓，那會不會是C相電壓通過線間負載傳遞到A相與B相的呢?根據(jù)相關(guān)的電氣原理知識，如果不能構(gòu)成有效的閉合回路，則與該電壓相連的各個電氣元件都是等電位的，即A相與B相上電壓應(yīng)該為60 V，而不應(yīng)是40 V，并且現(xiàn)有微機式保護裝置具有良好的電磁兼容特性，屏蔽良好，所以排除了保護及快切裝置的影響。針對母線電壓變送器進行試驗，當(dāng)退出母線電壓變送器并斷開A，B兩相空開后，綜合保護裝置低電壓保護依舊動作，所以該元件的影響也予以排除。根據(jù)以上分析可知，要想符合A，B兩相上的電壓特點，就必須滿足2個條件:第一，母線PT二次回路每一相負載及相間負載必須對稱，而直阻測試結(jié)果表明，三相負載及相間負載是基本對稱的;第二，故障發(fā)生時，A，B兩相與C相應(yīng)存在閉合的回路，即回路中存在分壓元件，且該元件與A，B，C三相存在直接的電氣聯(lián)系。因此，將懷疑對象鎖定為母線PT二次電壓回路上安裝的3個電磁式低電壓繼電器，分析判斷A，B兩相空開跳閘后，應(yīng)該是C相電壓通過電磁式低電壓繼電器線圈與A，B兩相上的星型負載分別構(gòu)成了閉合的回路(如圖4所示)。

圖4 閉合回路

通過模擬現(xiàn)場實際故障，在綜合保護裝置的電壓回路上并接3個相同阻值的低電壓繼電器，加入三相正常電壓，每相60 V，相角互差120°。此時斷開A，B兩相電壓空開，用萬用表檢測線圈兩端電壓為21 V左右，與前面的分析吻合，綜合保護裝置電壓界面顯示 UAB=2.28 V，UBC=28.25 V，UCA=27.61 V，3個線電壓同時低于定值;拔掉低電壓繼電器后，斷開A，B兩相電壓，綜合保護裝置電壓采樣界面顯示 UAB=0.02 V，UBC=60.03 V，UCA=59.98 V，低電壓保護動作條件不滿足。

通過以上試驗及分析可知，此次低電壓保護誤動的原因為外部回路電磁式元件影響了故障時綜合保護裝置母線電壓幅值及相角的正確采集，致使線電壓均低于動作值，保護誤動出口。

4 改進措施

(1)對進入綜合保護裝置的PT二次電壓回路端子的裸露金屬部分進行絕緣處理，防止工作時誤碰而造成電壓接地或兩相短路，避免二次電壓小空開誤跳閘。

(2)對母線PT電壓交、直流控制回路進行改造，拆除1YJ～3YJ低電壓繼電器并簡化其直流控制回路，降低外部電磁回路對保護裝置交流電壓采集的影響。

(3)完善綜合保護裝置低電壓保護動作閉鎖邏輯。識別PT斷線的主要判據(jù)是三相PT斷線時能否正確閉鎖低電壓保護，而單相或兩相不對稱PT斷線是不會影響低電壓判據(jù)的，因為一般裝置的低電壓判據(jù)都使用線電壓，不對稱斷線時，健全相的電壓還是正常的，不會造成誤動，因此，在排除了外部回路的電磁干擾下，現(xiàn)有綜合保護裝置的低電壓保護動作閉鎖邏輯對單相斷線、兩相斷線這種不對稱斷線很有效果，而對PT二次側(cè)發(fā)生三相完全斷線就失去了作用，不能有效防止誤動的發(fā)生。針對此情況，從以下2個方面進行了改進。

1)在判別三相PT斷線時，根據(jù)故障時電壓電流的特點，加入了“三相無壓、線路有流”(高壓電機設(shè)備開關(guān)二次電流)判斷邏輯，電機正常運行中若發(fā)生了PT三相斷線，可進行有效閉鎖。據(jù)此對原有的低電壓保護邏輯進行了補充和完善，并已在相關(guān)綜合保護裝置進行了推廣應(yīng)用(如圖5所示)。

圖5 修改后的低電壓保護動作閉鎖邏輯

2)將重要保護設(shè)備及自動安全裝置的二次電壓回路小空開由三相聯(lián)動方式改為單相操作方式，對機端PT、母線PT及增壓風(fēng)機開關(guān)綜合保護裝置等重要回路及設(shè)備都進行了整改，在負載發(fā)生單相接地或短路時，只有故障相跳開，減少了三相同時失壓的幾率。

5 結(jié)束語

通過此次事故，應(yīng)積極總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，舉一反三，除了對保護邏輯要深入研究學(xué)習(xí)之外，還應(yīng)重視與保護相關(guān)的外部回路，與各方人員共同努力，不斷改進和完善保護邏輯及外部回路存在的設(shè)計缺陷。