低压电缆短路冲击厂用高压母线事故分析

张 科

(宁夏电投西夏热电有限公司，宁夏 银川 750021)

0 概述

2017-04-20，某厂1号机组小修，2号机组负荷100 MW；B给水泵变频运行，A给水泵工频备用；B凝结水泵运行，A，C凝结水泵备用；A，C循环水泵运行，B循环水泵备用；A，B，D制粉系统运行，C，E制粉系统备用；A，B引风机工频运行；A，B送风机变频运行；A，B一次风机变频运行；电除、湿除投运；公用变检修，厂用备用变压器运行；2号、4号、5号空压机运行，1号、3号、6号空压机备用；协调投入，AGC投入，机、炉、电各系统设备运行稳定。

1 事故经过

2017-04-20T08:53，运行人员监盘发现2号机B给水泵电流、转速下降，出力降低，2号炉B送风机、一次风机、2，4号空压机、电除、湿除跳闸，仪用压缩空气气压低报警，厂用备用变高低压侧开关跳闸，380 V公用段失压，协调、AGC跳闸。

08:54，运行人员立即手动启动2号机A给水泵运行，调整汽包水位正常。经电气运行人员确认，故障原因为厂用备用变高压侧6 kV 6224B开关出口避雷器爆裂。

09:13，将主厂房备用段切至厂用380 V IB段接带，恢复公用段供电，逐步恢复以上跳闸设备的运行。

09:30，投入2号机组CCS，AGC，保持2号机组100 MW负荷运行。

厂用电部分接线如图1所示。

2 原因分析

该厂厂高变采用保定天威集团有限公司的SFF10-40000/15.75自然循环风冷双分裂变压器，有1个15.75 kV高压绕组和2个6.3 kV低压分裂绕组。2个低压分裂绕组的额定电压和额定容量都相同，中性点分别经过1个40 Ω的接地电阻构成小电流接地系统，当任何一个厂用分支发生故障时，不影响另一个厂用分支运行。

2号机6 kV厂用母线故障录波如图2所示。

(1) 6 kV IIB 段厂用分支发生短路故障后，6 kV IIA段的负载仍可在额定电压下运行。

(2) 0时刻，施工人员违章作业造成2期施工电源分支电缆单相接地，故障开始。因该厂6 kV系统为小电流接地系统，所以在发生单相接地故障时非故障相电压升高倍。

(4) 在7—15 ms时间段，离故障点最近的厂用备用变高压侧6224B开关出口避雷器因过压使绝缘性能降低而闪络放电。

(5) 在15—70 ms时间段，避雷器击穿爆裂，形成三相短路，6 kV IIB段母线失压，电压低于额定电压的 20 %，持续时间大约 50 ms，但 6 kV IIA段母线电压没有发生波动，依然正常运行，使得2号炉A侧风机运行正常。在6 kV IIB段母线失压期间，造成2号机B电泵、2号炉B送风机、一次风机3个变频器设备停运。因当时机组负荷低，未发生锅炉灭火事故。

图1 厂用电部分接线

(6) 在70—74 ms时间段，厂用备用变高压侧6224B开关速断保护动作，低压侧Z400开关、高压侧6224B开关跳闸，切除故障点，使6 kV IIB段母线电压恢复正常。380 V公用段失电，运行的2号、4号空压机失压跳闸，只有5号空压机运行，造成整个仪用压缩空气系统压力低报警。随后运行人员及时将380 V公用段负荷切至380 V主厂房I段接带，恢复了2号、4号空压机运行，保证了仪用系统的气压正常。

该厂1号、2号机B电泵、送风机、一次风机均为变频电机，其变频器是由北京乐普四方方圆科技有限公司提供的LPHT系列高压变频调速装置。该变频器由整流器和逆变器(逆变件为IGBT)2部分组成，具有过压、失压、瞬时停电保护功能。在逆变器失压或停电后，将满足变频器继续工作一个短时间td，若失压或停电时间to小于td，变频器将平稳过度运行；若失压或停电时间to大于td，变频器自我保护停止运行。一般td为15—25 ms，只要电源“晃电”较为强烈，to在25 ms以上，变频器自我保护停止运行，使电机停运。

此次事故中，6 kV IIB段母线失压时间持续大约50 ms，造成2号机B电泵不出力，2号炉B送风机、一次风机跳闸，使得协调、AGC跳闸，而C循环水泵、D磨煤机综保低电压保护动作时限设置延时时间为9 s,加之B一次风机跳闸前选停磨组时未选D磨，所以它们都顺利躲过了故障。同时，电除、湿除电场控制装置均为变频设备，电场跳闸后需就地逐个复位各分电场欠压报警后，方可在盘面逐个投运。

图2 2号机6 kV厂用母线故障录波

3 暴露的问题

(1) 2期施工单位动土施工作业人员对现场环境不熟悉。

(2) 安监人员监护不到位，且施工预埋临时电缆未做标记。

(3) 2期施工电源 6 kV 6223B 开关出线接有5台施工变压器，为节约费用，只在该高压侧开关装了过流保护和零序接地保护，各变压器低压侧均未装任何保护；且在预估施工电源容量时高估了800 kVA左右，使得该开关的整定值偏大，未能在第一时间切除故障点，导致故障范围扩大至6 kV IIB段，造成对厂用高压母线的冲击。

(4) 高压变频器抗“晃电”能力和自启动能力不足。

4 整改措施

(1) 加强对外来施工单位人员的安全培训、技术交底和施工监督工作。

(2) 技术部门对预埋电缆进行详细的图纸绘制和就地标注工作。

(3) 继保班组重新设置2期施工电源6 kV 6223B开关的综保定值，并给各个施工分支变压器低压侧配备合适的保护。

(4) 检修部门对变频设备进行改造。结合变频器的工作原理和工作方式可知，采用抗“晃电”系统是解决变频器低压跳闸的最好办法。同时，具有变频器功能的转机电源最好具备变频运行方式跳闸自动切换工频运行方式的功能。

5 结论

一些电厂在2期扩建期间存在1期与2期间的作业交叉，而保证1期机组安全运行和2期基建工作的稳步推进，是每个作业者不可回避的责任。通过此次事故过程的推演，可以确认2期人员违规施工是此次事故的起因，而2期施工电源总开关保护定值设置偏大是此次事故范围扩大的主因，进而导致了一系列设备跳闸事故。由于运行人员发现及时、处置得当，才未造成严重的后果。应以此次事故为戒，从人员培训、施工监管、设备优化各个方面把好关，发现问题及时处理，从根本上杜绝类似事故的发生，确保机组的安全、可靠及稳定运行。