余志生，張曉馳

（銅陵有色銅冠冶化分公司，安徽 銅陵 244000）

在電力系統(tǒng)中，由于電網(wǎng)的互通以及繼電保護(hù)裝置的靈敏度，經(jīng)常使得單臺(tái)設(shè)備的故障引發(fā)大范圍的跳停，這種時(shí)候就需要存在一個(gè)統(tǒng)一的、高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。電力系統(tǒng)有了統(tǒng)一時(shí)鐘，就可以通過(guò)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的先后次序或者信號(hào)的精確時(shí)間及變化順序來(lái)分析故障的原因和過(guò)程，因此利用GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘統(tǒng)一是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。此外，GPS中的衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)因具有授時(shí)精度高、范圍廣、可靠性高、覆蓋面廣、全天候且不受外界各種干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)，促使它在電力系統(tǒng)中能夠得到廣泛的應(yīng)用，逐漸得到人們的重視。本文分析一起由故障跳閘引起生產(chǎn)設(shè)備相繼跳閘的故障案例，體現(xiàn)GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)在故障分析的應(yīng)用價(jià)值和重要性。

1 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、高精度OCXO或銣鐘、本地同步校準(zhǔn)單元、測(cè)查單元、誤差處理及控制結(jié)構(gòu)和輸入輸出這幾部分組成。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)主要分為硬對(duì)時(shí)、軟對(duì)時(shí)和編碼對(duì)時(shí)三種對(duì)時(shí)方式。硬對(duì)時(shí)一般用分對(duì)時(shí)或者秒對(duì)時(shí)，分對(duì)時(shí)將秒清零，秒對(duì)時(shí)將毫秒清零，秒對(duì)時(shí)精度要高于分對(duì)時(shí)；軟對(duì)時(shí)是以通訊報(bào)文的方式實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)時(shí)間是包括年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒在內(nèi)的完整時(shí)間；編碼對(duì)時(shí)目前常用的為IRIG-B對(duì)時(shí)，可以看作一種綜合對(duì)時(shí)方案。為提高精度，實(shí)際中一般采用硬對(duì)時(shí)和軟對(duì)時(shí)相結(jié)合的方式，即裝置通過(guò)通訊報(bào)文獲取年月日時(shí)分秒信息，同時(shí)通過(guò)脈沖信號(hào)精確到ms、us。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)不僅與各保護(hù)裝置及自動(dòng)化設(shè)備有著密切的聯(lián)系，還對(duì)于電力系統(tǒng)的故障和操作分析起著重要作用，采用GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、提高運(yùn)行水平的一個(gè)重要措施。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中有助于分析電力系統(tǒng)故障與操作時(shí)各種裝置動(dòng)作情況及系統(tǒng)行為，搞清故障的起因和發(fā)展過(guò)程，精確實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的SOE（事件順序記錄）功能。

2 故障經(jīng)過(guò)

某年8月1日18時(shí)43分，某工廠變電所 總降值班室微機(jī)保護(hù)后臺(tái)顯示1#爐底風(fēng)機(jī)故障保護(hù)動(dòng)作跳閘、硫酸II期2#、3#循環(huán)水泵、1#空壓機(jī)（10kV，937kW）、1期SO2風(fēng)機(jī)、II期吸收塔2#循環(huán)泵等10kV設(shè)備相繼跳閘；隨即調(diào)度電話(huà)告知球團(tuán)區(qū)域、硫酸區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)大面積失電，硫酸10kV配電室內(nèi)有焦糊味；專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員趕到現(xiàn)場(chǎng)后，查看微機(jī)保護(hù)裝置及后臺(tái)信號(hào)并對(duì)故障跳閘設(shè)備檢查并初步分析原因后，于7時(shí)30分許逐步恢復(fù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)送電。

3 故障原因分析

采用GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)，從微機(jī)保護(hù)后臺(tái)顯示可以清晰看出故障跳電信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間先后，如下圖1所示。

表中信號(hào)時(shí)間即為故障動(dòng)作時(shí)間，從上表中可以看到主要故障動(dòng)作設(shè)備次序?yàn)椋菏紫攘蛩嵴?#空壓機(jī)（零序動(dòng)作、1段過(guò)流BC相），其次硫酸站聯(lián)絡(luò)柜（1段過(guò)流BC相），然后硫酸站電容器等（低電壓），再到發(fā)電站1#爐底風(fēng)機(jī)（1段過(guò)流A相、零序動(dòng)作）。分析動(dòng)作信號(hào)及現(xiàn)場(chǎng)勘查可知，首先發(fā)生故障的是硫酸站1#空壓機(jī)，線(xiàn)路或者電機(jī)首先發(fā)生單相接地，隨后是兩相同時(shí)接地并導(dǎo)致短路。該短路電流在1s時(shí)間內(nèi)迅速積聚達(dá)到約16000A導(dǎo)致硫酸站聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘。由于硫酸站單進(jìn)線(xiàn)（2#進(jìn)線(xiàn)柜）運(yùn)行，在母聯(lián)斷開(kāi)后1段母線(xiàn)所載設(shè)備失電跳閘（低電壓）；同時(shí)，在BC相接地短路發(fā)生的瞬間，10kV系統(tǒng)BC相電壓降至0，A相電壓抬高至1.7倍相電壓左右，由于此時(shí)發(fā)電站1#爐底風(fēng)機(jī)在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，電機(jī)內(nèi)部絕緣薄弱處對(duì)電壓升高較為敏感，從而導(dǎo)致了該風(fēng)機(jī)電機(jī)A相對(duì)地絕緣失效并產(chǎn)生了較大的接地電流（A相速斷動(dòng)作3300A、零序動(dòng)作）。球團(tuán)10kV設(shè)備無(wú)故障跳閘信號(hào)，判斷該區(qū)域失電應(yīng)為低壓開(kāi)關(guān)帶欠壓脫扣跳電所致。

圖1 微機(jī)保護(hù)后臺(tái)顯示故障跳電信號(hào)截圖

圖2 故障電路圖

故障電路圖如下圖2所示。

故障發(fā)生后，隨即聯(lián)系電氣檢測(cè)部門(mén)對(duì)故障電機(jī)進(jìn)行絕緣、直流電阻測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示1#爐底風(fēng)機(jī)相地絕緣為零，打開(kāi)機(jī)蓋發(fā)現(xiàn)電機(jī)A相定子繞組固定頭爆裂，現(xiàn)已經(jīng)返廠維修。本次故障中，由于GPS對(duì)時(shí)功能的存在，可以由故障記錄確定，1#空壓機(jī)故障在前，1#爐底風(fēng)機(jī)在后，因此重點(diǎn)檢查1#空壓機(jī)及其線(xiàn)路。1#空壓機(jī)本體檢測(cè)結(jié)果正常；出線(xiàn)柜檢測(cè)結(jié)果正常，檢查微機(jī)保護(hù)整定值設(shè)置正確，微機(jī)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)正常；軟啟動(dòng)柜內(nèi)有拉弧放電痕跡，可控硅模塊已炸裂。因此可以推斷：軟啟動(dòng)裝置帶壓線(xiàn)圈接頭連接線(xiàn)單相接地引起弧光閃絡(luò)（零序1段），由于三相連接線(xiàn)間距較短且連接線(xiàn)積灰較多，在閃絡(luò)瞬間引起兩相接地短路（BC相短路，短路電流2000A）。

4 總結(jié)

本次故障前后共有兩臺(tái)設(shè)備發(fā)生接地故障，依靠GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)的精確記錄，才可以準(zhǔn)確判斷出誰(shuí)是原發(fā)性故障，誰(shuí)是繼發(fā)性故障，從而為后續(xù)的故障處理提供理論依據(jù)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)瞬息萬(wàn)變，為保證電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化裝置被人們廣泛使用。隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)起著必不可少的作用，可實(shí)現(xiàn)全站各系統(tǒng)在統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)下運(yùn)行的監(jiān)控。本文章通過(guò)對(duì)故障跳閘故障的分析研究，表明可以利用GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)通過(guò)各開(kāi)關(guān)動(dòng)作的先后順序來(lái)分析故障的原因和發(fā)展過(guò)程。GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，具有良好的發(fā)展前景。