某电厂并网开关故障所引发事故分析

王越　田浩　杨大春　刘志良

摘要：发电机在开机并网、停机解列的操作中，并网开关可能会发生一相或两相断开的事故，这会导致发电机过热甚至烧毁，同时也给电力系统的安全运行带来了极大的威胁。A电厂在一次并网过程中，正是由于开关故障，进而导致开关非全相保护及断口闪络保护动作。文章对此次事故进行了分析。

关键词：并网开关故障；非全相保护；断口闪络保护；负序电流；发电机 文献标识码：A

中图分类号：TM77 文章编号：1009-2374（2016）24-0131-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.065

目前，我国220kV及以上电压等级的开关基本都是分相操作的。由于开关操作机构及其电气控制回路等故障等原因，发电机在开机并网、停机解列的操作中，并网开关可能会发生一相或两相断开的事故，造成发变组发生非全相运行事故。此时，在定子绕组中会产生负序电流，它产生的负序磁场相对于转子是以2倍频率旋转，这种旋转磁场在转子本体，特别是阻尼绕组中感应出很大的2倍频率的负序电流，从而产生很大的附加损耗和温升，形成局部过热，同时也造成转子较大的振动，严重者将导致发电机过热甚至烧毁事故，同时也给电力系统的安全运行带来了极大的威胁。本文将对A电厂并网时由于开关故障所引发的事故进行简要分析。

1 事故经过

A电厂两台机组额定功率均为300MW，事故发生时，#1机组运行正常。在#2机组发电机同期并网过程中，现场人员发现5002并网开关未显示合闸，但#2机负荷仍可上升，现场人员并未采取任何措施，仍然继续在出力。在负荷达到16.85MW时，开关非全相保护动作，此时C相电流仍显示为18.7A，A、B相电流均为0。经现场人员检查发现#2发电机5002C相开关辅助接点的销子卡圈脱落，传动联杆与主轴分离，致使5002开关C相仍在合位，A、B相在断开位置。此时，现场人员开始降低#2机励磁电流，随后，发电机断口闪络保护动作，跳发电机灭磁开关并启动失灵保护，随即跳母联5012开关及5052开关，并远跳对侧开关。

2 事故原因分析

2.1 开关非全相运行和断口闪络保护的保护原理

A电厂的开关非全相运行保护装置采用的是开关本体的非全相保护装置，其是依靠开关本身的位置信号判断出是否不一致，不经零序、负序电流元件闭锁，直接向开关发跳闸命令。这种配置直接用开关辅助接点返回信号作为判据，取消电流判别回路，即当开关操作合闸后，分相操作回路分别合闸，若开关分相辅助接点有分有合，则判断此时开关为非全相运行状态。

断口闪络保护只考虑一相或两相，不考虑三相闪络，并取主变高压侧开关TA电流。其判据为：（1）开关三相位置接点均为断开状态；（2）负序电流大于整定值。断口闪络保护动作后，首先以第1时限动作于发电机灭磁，降低断口电压，促使中止闪络；若闪络持续，应以第2时限启动失灵保护，跳开所有与其有联系的电源支路。

2.2 保护动作分析

经现场检查发现#2发电机5002C相开关辅助接点销子卡圈脱落，传动联杆与主轴分离。因此，5002开关合闸后，其C相开关由于传动联杆与主轴分离，辅助接点还在分闸位置，引发开关非全相保护动作。保护动作后，A、B相开关正确跳开，由于C相开关的辅助接点仍处于分闸位置，跳闸回路未接通，C相开关没能跳开，处于合闸位置，但返回信号依旧显示C相开关处于分闸位置。因此，系统仍处于两相断开的非全相运行状态，其系统图与复合序网图如图2、图3所示。

由圖3可知，在500kV系统，主变中性点死接地的情况下，开关A、B两相断开处的边界条件为：

IA=IB=0 UC=0

由此可得：

U1A+U2A+U0A=0

I1A=I2A=I0A=

由于系统并列时，两个电源相位基本相同，故EM-EN=|EM|-|EN|。随后，现场人员开始减励磁，使得发电机机端电压|EN|减小，致使断口电压|EM|-|EN|增大，负序电流I2A增大，最终达到断口闪络保护负序电流整定值，且保护装置感受到三相开关都在断位，#2发电机断口闪络保护动作，经设定延时0.1s后动作，跳发电机灭磁开关，发电机机端电压降至零，负序电流加大，故障未消除，500kV母线差动保护BP-2P失灵保护启动，经250ms跳母联5012开关，经500ms跳出线5052开关，并跳远侧

开关。

3 事故处理步骤及整改措施

当#2机组并网后，现场值班人员应密切关注#2机出口定子绕组三相电流是否对称，确认无异常后，再增加#2机出力。当发现#2机定子三相电流不对称，且随负荷增加表计读数成比例增加时，说明#2机组出口断路器非全相合闸，#2发电机处于非全相运行状态，此时应遵循的操作顺序如下：（1）现场值班人员判断5002 C相开关未显示合闸，可不待调度指令，立即拉开5002开关，并向上级调度员汇报；（2）若5002开关无法拉开，应立即向上级调度员汇报。上级调度当值调度员应要求A电厂立即减少#2机的转子电流和功率，使三相电流的不对称值降低，直至定子三相电流均接近于零，然后再次尝试将5002开关拉开；（3）如果5002开关依然无法拉开，则应向上级调度员申请将出线5052开关倒至I母运行，然后拉开母联5012开关，将故障点隔离。

参考文献

[1] 方应民.发-变组非全相运行电流分析和故障处理[J].湖南电力，1999，（4）.

[2] 甘景福.断路器本体非全相保护技术[J].中低压电器技术，2006，（8）.

[3] 龙军.断口闪络保护设计与应用探讨[J].电力建设，2006，27（4）.

[4] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，1995.

作者简介：王越（1986-），男，山西省电力公司调度控制中心工程师，硕士，研究方向：电网调度运行；田浩（1985-），男，山西省电力公司调度控制中心工程师，硕士，研究方向：电网调度运行；杨大春（1985-），男，山西省电力公司调度控制中心工程师，硕士，研究方向：电网调度运行；刘志良（1984-），男，山西省电力公司调度控制中心工程师，硕士，研究方向：电网调度运行。

（责任编辑：秦逊玉）