一起6kV工作段失压事件的分析

海云飞

（国家电投河南电力有限公司开封发电分公司，河南 开封 475002）

某电厂2台630MW汽轮发电机组，每台机组采用两个6kV工作段，公用系统采用6kV公用段，分为A、B段，电源分别取至两台机组工作段。鉴于目前火电利用小时总体偏低，长时间单机运行已成为常态，为节省厂用电，在单机运行时，通过工作段送电至公用段，从公用段返送电至备用机组工作段，并采取保护定值配合，限制备用机组使用负荷的措施，确保运行机组安全运行。

1 事件经过及现场处理情况

1.1 事件发生前状态

8月11日21时37分6kVⅡA段62A1开关跳闸、2#炉A引风机、送风机、一次风机、C、E磨煤机，A密封风机跳闸，A凝结水泵、脱硫A、D浆液循环泵、A空预器主电机跳闸，辅电机联启正常。经检查6kVⅡA段失压，快切闭锁，6kV公用A、B段及所带380VPC段失压，柴发联启正常。事件发生前，6kV系统运行方式如图1。

图1 事件发生前6kV厂用系统运行方式

结合2#发变组故障录波、启备变故障文件、3#斗轮机综合保护装置报文，事件过程基本如下：

21:37:33.847 3#斗轮机高压电缆AB相发生相间故障，A相熔断器熔断撞针弹出，但因FC开关内部联跳机构卡涩，真空接触器三相未能跳开，B相经电弧持续接地。

21:37:35.060 2#高厂变A/B分支零序过流Ⅰ段出口跳开62A1开关，造成6kV OA段、6kV OB段、6kV ⅡA段母线失压。

21:40:20运行人员合上601A恢复6kV公用A段带电。

21:40:42运行人员合上6公联开关恢复6kV公用B段带电。

21:47:15.537 3#斗轮机接地保护动作出口跳闸。

22:44:39 运行人员合上62A0开关恢复6kVⅡA段带电。

1.2 事件经过

8月11日21:37:35 6kVⅡA段62A1开关跳闸、2#炉A引风机、送风机、一次风机、C、E磨煤机，A密封风机跳闸，A凝结水泵、脱硫A、D浆液循环泵、A空预器主电机跳闸，辅电机联启正常。查6kVⅡA段失压，快切闭锁，6kV公用A、B段及所带380VPC段失压，柴发联启正常。

21:41查62A1分支零序过流保护动作，3#斗轮机开关有接地信号。断开602B、6公联开关；测6kVⅡA段母线绝缘合格、6kV公用段绝缘合格，3#斗轮机电缆对地为零。合上601A带公用A段母线，恢复循环水PCI II段、输煤除灰PCI II段、翻车机PCI II段、脱硫PCI II段、化水Ⅲ Ⅳ段供电。

22:44合上62A0开关对6kVⅡA段充电正常，手动快切倒为高厂变带；各级负荷逐个测绝缘送电。

00:50将电除尘、锅炉、汽机PCⅠ段倒为2A电除尘、2A锅炉变、2A汽机变带，2#机组主机厂用电恢复正常运行方式。

维护到现场检查3#斗轮机电缆中间接头处崩断，3#斗轮机开关（FC）保险熔断。

脱硫A、D浆液循环泵跳闸，B浆液循环泵进口门失电打不开，硫份无法控制，21:00～22:00，2#机组SO2排放小时均值超标101.83mg/Nm3；22:00～23:00 SO2小时均值超标39.47mg/Nm3。

2 故障原因分析

2.1 3#斗轮机综合保护装置

3#斗轮机保护采用金智科技股份有限公司生产的WDZ-5242变压器保护测控装置，该装置适用于35kV及以下电压等级变压器的保护和测控。

3#斗轮机在AB相间故障后A相熔断器熔断，故障转换为B相接地故障。

由于B相经弧光接地，零序电流中具有较高频谐波分量，经离散傅立叶变换后，得到基波电流一次值为25.51A，3#斗轮机高压侧接地零序整定值为14.6A，0.3s，无论故障电流及故障时间均达到整定值，因此，3#斗轮机综合保护在此次故障中存在拒动行为。

3#斗轮机再次发生B相接地故障，本次B相接地为金属性接地，零序电流为正弦波，基本不含其他谐波分量，零序电流有效值为34.33A，故障持续约0.3s后，高压侧接地零序保护动作出口跳开3#斗轮机开关。

2.2 601A/602B保护装置

601A/602B保护装置采用金智科技股份有限公司早期生产的WDZ-410EX线路综合保护测控装置，该装置适用于35kV及以下电压等级线路的保护和测控。

3#斗轮机首次单相接地，602B接地保护（整定值18.2A，0.6s）作为上级后备保护未能及时正确动作，导致2#高厂变A分支零序Ⅰ段越级动作。

2.3 2#高厂变零序过流保护

2#高厂变零序集成于发变组保护中，保护装置采用南瑞继电生产的RCS-985发变组成套保护装置。

3#斗轮机电缆首次B相接地故障时，由于3#斗轮机开关、602B开关均未及时将故障切除，2#高厂变零序保护（整定值24.2A，1s）动作跳开62A1开关，将故障分支切除，为正确动作。

在本次事件中，3#斗轮机、601A、602B开关接地保护装置在经弧光接单相接地故障下均存在拒动行为。

2.4 继电保护采样算法原理

微机型继电保护采样流程基本一致，可以分为电压形成电路、低通滤波、采样保持、多路转换开关、AD转换、数字滤波等环节。各厂家装置仅在AD分辨率，采样频率等具体量化指标上根据硬件配置存在差异。

继电保护采样算法各厂家装置具有较大差异，按照基于的不同数学模型可以分为：输入量为正弦函数的算法、输入量为周期函数的算法、输入量为随机函数的算法。不同算法对于故障信号中的非周期分量、基波分量、谐波分量计算提取具有一定的计算偏差。

2.5 现场排查工作情况

在事件发生后，生产技术部组织专业技术人员及时开展了以下排查工作：

（1）对3#斗轮机开关本体进行检查，发现熔断器撞针连跳机构存在卡涩。

（2）对本次涉及的保护装置进行定值核对及检验，其整定值与正式通知单内容一致，采样及动作值正确，未发现问题。

对零序CT安装及接线方式进行检查，均符合规程要求。用电机联启。

3 暴露问题

（1）3#斗轮机变电缆中间接头工艺不良或安全防护措施不到位，导致电缆中间接绝缘老化变质、密封性能下降受潮，引起电缆短路故障，同时，3#斗轮机开关在熔断器撞针弹出，由于开关机构卡涩，未及时跳闸，导致停电范围扩大。是此次事故的诱导原因。

（2）3#斗轮机、601A、602B开关接地保护装置在经弧光接单相接地故障下均拒动，其原因应为金智科技与南瑞继保采样算法不一致，对于故障信号中的基波分量计算值存在较大偏差所致，是此次事故的直接原因。

4 纠正措施

（1）尽快恢复3#斗轮机高压电缆中间接头并采取防护措施，加强检修工艺质量，加强对高压电缆中间接头的维护检查，在查明3#斗轮机保护拒动原因之前，禁止投入运行。

（2）鉴于目前高厂变/启备变接地电阻为100Ω，6kV系统完全金属性单相接地时零序电流（3I0）为36A，综合考虑零序保护可靠性与快速性，对高压厂用电系统单相接地保护整定值进行优化（详见定值变更报告）。定值报告请附于本报告后。另外，是否增加了误动性？请制定整改责任人等。保护定值考虑了电动机启动时的不平衡电流及变压器高压侧的冲击电流，保证保护动作可靠性。

（3）进一步深入了解保护装置采样算法及保护动作逻辑，对本次事件中经弧光单相接地故障下的故障电流进行定量分析。

（4）针对此次事故保护暴露的问题，为保证安全，双机运行时，6kV公用段分裂运行，发电部下发通知组织集控人员学习。