一起全厂失压事故的分析

莫雄 文艺

（湖南湘江航运建设开发公司 长沙市 410007）

1 概 述

2008年1月冰灾期间，持续的雨雪冰冻天气导致衡阳电网输变电设施出现了大面积覆冰，并且造成了衡阳电网大面积停电，整个电网濒临崩溃。地处衡东县境内的大源渡水电站（以下简称大站）作为衡阳电网的主力电站之一，为衡阳电网的恢复和稳定做出了极大的贡献。如附图所示，大站共装有4台卡普兰灯泡贯流式机组，总装机容量为120MW。机组经两台双绕组75MVA主变压器（1B、2B）以110kV电压等级接入系统，发变组采用扩大单元接线，110kV系统采用单母线分段运行，以三条出线（大巾线502、湛大线504、大炉线506）并入衡阳电网，并留有一回备用线路（预留线508），近区系统通过1台隔离变（3B）从发电机端10.5kV母线引出。

2 失压事故介绍

（1）事故时间。

2008年1月28日

（2）事故前运行方式。

2#机通过1#主变1B向大巾线、湛大线供电，4#机通过2#主变2B向大炉线供电，1#机、3#机备用，110kV母线联络开关500热备用。1#厂用变1CB带厂用Ⅰ段，2#厂用变2CB带厂用Ⅱ、Ⅲ段。

（3）事故象征及经过。

附图 电气主接线简图

09时53分，衡阳电网系统事故，与大站相连的大巾线、湛大线、大炉线三回线路对侧均无电压，大站与系统解列，上位机发“2#、4#机低压过流一段51/27T1”、“2#、4#机励磁跳闸”红色告警信号，2#机、4#机事故停机，全厂交流失压。

10时23分，恢复正常运行方式。

11时54分，大巾线、湛大线、大炉线三回线路再次全部失压，机组事故停机，全厂再次交流失压。

（4）事故处理分析。

第一种情况：系统对侧无压。此时可考虑机组黑启动。黑启动即全站交流失压的情况下，依靠现有的正常液压系统将导、浆叶打开，利用站用直流系统（蓄电池）提供直流轴承油泵动力电源和励磁直流起励电源，将机组启动。迅速恢复厂用电、近区用电。大厂黑启动成功后可向衡阳部分地区提供孤立负荷。大站为黑启动在设备上配置了1台直流轴承油泵和1台直流顶轴油泵，轴承油阀为直流型，励磁系统具备直流起励回路。机组自动准同期回路和发电机断路器合闸回路中设计了黑启动方式。显然，大站具备黑启动的理论可行性，但实际操作起来很困难，黑启动开机成功的几率很小。主要存在以下两个方面的技术问题：

●黑启动时高位油箱油位过低停机。

大站为黑启动在设备上配置了1台直流轴承油泵（油路方向：油泵-高位油箱-各润滑轴承）。正常运行时此泵作为另1台交流泵的备用。按照供货合同要求，在两台轴承油泵都停用时，高位油箱在原正常油位的条件下，其油量应满足各轴承能继续安全运行5min和完成机组事故停机时所需的润滑油量。而实际高位油箱设计容量达不到这个要求。加之直流轴承油泵供油量亦未达到原设计要求217L/min（交流泵设计供油量为220L/min）。因此，当仅有直流轴承油泵供油时，很难保证正常的高位油箱油位。尤其当冬天气温较低，油的粘度变大，导致开机时间加长时，油位下降很快，至跳闸位置时就会自动停机。大厂曾出现过机组在运行过程中由于辅机电源中断或交流泵故障，直流泵自动启动（2～3）min后即因高位油箱过低而停机。

●黑启动时压油槽压力低停机。

大站设置了3台交流调速器油泵，黑启动时的油压消耗全靠压油槽的剩余油压。补给油泵在停机时启动定值（55bar）比机组运行时启动定值（58bar）要低。因此，在全厂交流失压瞬间，压油槽压力最低时可能只有55bar。且在停机时，浆叶处于全开位置，开机进入启动开度控制之前，电调先将桨叶关至0%，这个过程需要消耗大量的油压。如此，压油槽压力一旦低于48bar，机组将自动停机。

通过以上可知，真正意义上的黑启动是理想化的，非常难以做到。若不局限于真正意义上的黑启动，利用柴油发电机是一种较好的途径。大站柴油发电机的额定容量为275kW,可以提供1台机组的辅机电源，这其中主要包括交流轴承油泵（功率5.5kW）、交流顶轴油泵（功率5.5 kW）、调速器补给油泵（功率30kW）等重要负荷,一旦上述油泵交流电源得以保证，便可以完全避免黑启动时高位油箱油位过低停机和黑启动时压油槽压力低停机现象的发生。解决了这两大制约瓶颈，利用柴油机来进行黑启动将不是问题。

第二种情况：系统对侧有压。一般情况下，电网是非常稳定的，与大站相连的三回线路对侧不会同时失压，即便是同时失压，时间也是比较短的，电网可以迅速做出调整，使得三回线路中至少有一回有压。此时可以借助系统电源立即恢复厂用，直至开机并网。但是冰灾期间，即便系统对侧有压，按照常规迅速恢复正常运行方式后，由于衡阳电网极不稳定性，大厂可能面临再次全厂失压。因此，在系统事故频繁的情况下，保厂用成为了事故处理的关键。那么如何保证厂用电源不受系统事故的影响呢？

大站与系统相连的三回线路任意一回有压时，便可迅速使110kV母线、主变压器、10.5kV母线、400V厂用等相关设备带电，至此，机组辅机电源具备后便可迅速开机并网。并网后迅速将机组与系统解列，机组自动转为孤网运行。以4#机组为例，4#机组并网后 （有功设置为1 MW、励磁方式设置为电压控制），为避免系统再次失压，向调度申请拉开2#主变高压侧开关520，4#机组迅速转为孤网运行，仅带厂用和近区负荷，厂用供电由2CB带厂用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。事实证明，冰灾期间1#、2#机组因系统原因多次事故停机，但由于4#机组采取了仅带厂用和近区的孤网运行方式，从根本上保证了1#、2#机组的辅机电源（机组的辅机电源为双电源供电，分别取自厂用Ⅰ段和厂用Ⅲ段，不同时供电但互为备用），即便系统无压，1#、2#机组也能迅速开机带衡阳部分地区孤网负荷。以2#机组为例，在510开关断开、10.5kVⅠ母无压但2#机辅机电源具备的情况下，直接在上位机发2#机并网令，2#机出口开关322合上后机组自动转为孤网运行，此时将2#机设为有功控制且不给设定值，并将其励磁方式设为电压控制且将数值设为10.5kV，此时1#主变1B充电正常。合上510开关，110kVⅠ段母线充电正常。合上502或504开关后即可向大巾线或湛大线提供孤立负荷；同时还可通过母联开关500向110kVⅡ母充电，合上506开关后即可向大炉线提供孤立负荷。

3 结语

在处理电网故障引起的事故中，如果能准确判断事故的性质，及时把机组解列自带厂用电是最理想的。电网出现大面积停电事故时，要求系统倒送电来恢复厂用电会有一定的难度，大站采取的单机带厂用和近区负荷的运行方式，从根本上使得厂用电源有了长期保障，对事故后的恢复具有一定的优势，也给1#、2#机组的重启带来方便，并能在较短的时间内给衡阳电网部分地区提供孤立负荷。大站机组快速向电网供电，对系统的全面恢复起到了较大的作用。