厂用电失电与快切装置逻辑缺陷分析与改进

杜耀明

（武乡和信发电有限公司，山西 长治 046300）

2009-03-13，某电厂的1号主变压器高压侧 C相引线因为大风刮起的杂物造成对地(空冷岛挡风墙)放电，主变差动保护动作跳闸，机组停运。由于厂用电快切装置没有动作，停运机组厂用电全失，所幸所有直流油泵、保安电源的柴油机组正常启动，再加上运行人员处置得当，未造成严重的设备损坏。但是，锅炉的引风机、送风机、给水泵、汽机的凝结水泵失电以及大量阀门、挡板的短时失电，给事故处理造成极大困难，汽水系统遭受了比较大的冲击，并造成局部超压和部分管道支吊架损坏，致使9h后机组才重新并网。厂用电失电可能造成非常严重的后果，因此是反措重点防范的事故。

1 电气系统接线

该厂电气系统主接线具有一些特殊性，升压站只有500kV一个电压等级，高压母线采用3/2接线方式，2台主变压器和1台厂用备用变压器的高压侧以及2回出线都与500kV母线相连。虽然这种接线方式下厂用电系统的安全性相对较差，但考虑到升压站全部失电毕竟是小概率事件，而且由于附近没有110kV和220kV变电站，专门远距离接入1回厂用电备用电源的投资费用又太高，所以采用了现在的设计方案。

2 厂用电失电原因和快切装置动作逻辑分析

该厂的厂用电快切装置采用的是深圳某厂家的产品，型号为SID-8 BT,装置投运以来一直工作正常。故障发生时，整个500kV系统的C相电压严重降低，只有额定值的11.4%。而快切装置判断备用电源是否正常的电压监视器电压正好取自C相，所以装置判断备用电源消失，闭锁了事故切换功能。装置闭锁的理由似乎相当充分，但是从故障录波器记录的波形(见图1)分析，却值得商榷。

由图1可知，主变高压侧C相接地发生在0s，主变的2套差动保护分别在17.5Ms和18.5Ms时动作；主变高压侧2个开关分别在33.5Ms和35Ms时断开，切除了故障点；备用变高压侧C相电压在52.6Ms时恢复到正常水平。10kV厂用母线的2个工作进线开关在60.5Ms和61Ms时断开，根据串联切换的原则，这才是备用电源进线开关合闸的时机，而此时备用电源其实已经恢复正常。备用进线开关为什么不合闸，是因为切换装置设置了这样的逻辑：如果装置判断备用电源失电，则闭锁切换，只有人工复位，才能进行下一次切换。

如果一个电厂的厂用电备用电源与主机出线不在同一电压等级，这个逻辑存在的问题并不明显。因为在高电压等级的系统中，单相故障占到电气故障的绝大多数，再考虑到2个电压等级间联络变压器的阻抗和星三角转换的影响，主系统单相故障、机组跳闸时，备用电源的电压能够维持在一个较高水平，保证厂用电切换正常。此外，如果仅是备用电源系统发生故障，闭锁切换也不存在太大问题。因为主机系统在备用电源系统故障期间发生故障并要求切换厂用电的几率很低，运行人员可以尽快调整备用电源系统的运行方式，恢复备用电源。但是，对于厂用电备用电源与主机出线接在同一电压等级的系统来说，闭锁切换就意味着厂用电失电不可避免。

3 改进建议

为了防止同类事故的发生，对于升压站只有一个电压等级或者主机出线系统与备用电源系统电气连接非常紧密的电厂来说，必须修改快切装置的逻辑，主要是对备用电源消失闭锁快切的逻辑进行修改。快切装置判别备用电源失电时，应该闭锁切换功能，而电气故障造成备用电源瞬时电压降低并很快恢复时，装置应能即时复位，保证切换成功。

4 改进方案

由于快切装置闭锁后不能自动复位，厂家结合用户建议提出了改进方案，设计了一个程序，引入“低压闭锁确认时间”和“正常电压确认时间”2个参数。具体逻辑是：当备用电源失压时，不立即闭锁快切，而是根据失电时间进行判断。当失电时间达到“低压闭锁确认时间”，则认为备用电源确实永久失电，装置就闭锁快切；如果失电时间没有达到“低压闭锁确认时间”，备用电源已经恢复，则装置不再闭锁，“正常电压确认”启动计时，达到“正常电压确认时间”，则装置就认为备用电源确实已稳定，开始切换。这2个时间都是在0～9.99s内可调，调整步距10Ms，定值由用户确定。在综合分析厂用电可靠性、运行操作时间、可能的电气故障切除时间等诸多因素后，电厂技术人员确定“低压闭锁确认时间”取5s，“正常电压确认时间”取10Ms。这样，如果发生发变组掉闸同时厂用备用电源永久失电的故障，则5s后装置闭锁，运行人员按机组厂用电全失处理，快切装置不会出现误动。如果发生发变组掉闸同时厂用备用电源瞬时低压的故障，就像这次事故那样，则装置在0s启动“低压闭锁确认时间”，到52.6Ms时，备用电源恢复正常水平，装置不再闭锁，而开始“正常电压确认时间”；10Ms后，备用电压仍正常，则装置执行切换，不会影响厂用电动机群的自启动。

本方案已经在现场实施，功能试验正常。