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低壓電纜短路沖擊廠用高壓母線事故分析

文檔作者：張科文檔來源：寧夏電投西夏熱電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月11日
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電力安全技術(shù) 第20卷 (2018年第7期)
22
張 科
(寧夏電投西夏熱電有限公司，寧夏 銀川 750021)
低壓電纜短路沖擊廠用高壓母線
事故分析
〔摘 要〕 介紹了某廠一起因施工電纜短路沖擊廠用高壓母線造成部分設(shè)備跳閘的事故，根據(jù)
變頻器工作特點和故障錄波器的監(jiān)控記錄，對事故過程進行了推演，對暴露的問題進行探討并提出
了整改措施，以避免類似事故的發(fā)生。
〔關(guān)鍵詞〕 低壓電纜；短路；失壓；變頻器；高壓母線
09:30，投入2 號機組CCS，AGC，保持2 號
機組100 MW 負荷運行。
廠用電部分接線如圖1 所示。
2 原因分析
該廠廠高變采用保定天威集團有限公司的
SFF10-40000/15.75 自然循環(huán)風冷雙分裂變壓器，
有1 個15.75 kV 高壓繞組和2 個6.3 kV 低壓分裂
繞組。2 個低壓分裂繞組的額定電壓和額定容量都
相同，中性點分別經(jīng)過1 個40 Ω 的接地電阻構(gòu)成
小電流接地系統(tǒng)，當任何一個廠用分支發(fā)生故障時，
不影響另一個廠用分支運行。
2 號機6 kV 廠用母線故障錄波如圖2 所示。
(1) 6 kV IIB 段廠用分支發(fā)生短路故障后，
6 kV IIA 段的負載仍可在額定電壓下運行。
(2) 0 時刻，施工人員違章作業(yè)造成2 期施工
電源分支電纜單相接地，故障開始。因該廠6 kV
系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，所以在發(fā)生單相接地故障
時非故障相電壓升高3倍。
(3) 在0—7 ms 時間段，非故障相電壓升高3
倍，升高的母線電壓從6 kV IIB 段廠用母線系統(tǒng)
絕緣最脆弱的地方放電。
(4) 在7—15 ms 時間段，離故障點最近的廠
用備用變高壓側(cè)6224B 開關(guān)出口避雷器因過壓使
絕緣性能降低而閃絡(luò)放電。
(5) 在15—70 ms 時間段，避雷器擊穿爆裂，
0 概述
2017-04-20，某廠1 號機組小修，2 號機組
負荷100 MW；B 給水泵變頻運行，A 給水泵工頻
備用；B 凝結(jié)水泵運行，A，C 凝結(jié)水泵備用；A，
C 循環(huán)水泵運行，B 循環(huán)水泵備用；A，B，D 制
粉系統(tǒng)運行，C，E 制粉系統(tǒng)備用；A，B 引風機
工頻運行；A，B 送風機變頻運行；A，B 一次風
機變頻運行；電除、濕除投運；公用變檢修，廠用
備用變壓器運行；2 號、4 號、5 號空壓機運行，1 號、
3 號、6 號空壓機備用；協(xié)調(diào)投入，AGC 投入，機、
爐、電各系統(tǒng)設(shè)備運行穩(wěn)定。
1 事故經(jīng)過
2017-04-20T08:53，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)2 號
機B 給水泵電流、轉(zhuǎn)速下降，出力降低，2 號爐B
送風機、一次風機、2，4 號空壓機、電除、濕除跳閘，
儀用壓縮空氣氣壓低報警，廠用備用變高低壓側(cè)開
關(guān)跳閘，380 V 公用段失壓，協(xié)調(diào)、AGC 跳閘。
08:54，運行人員立即手動啟動2 號機A 給水
泵運行，調(diào)整汽包水位正常。經(jīng)電氣運行人員確認，
故障原因為廠用備用變高壓側(cè)6 kV 6224B 開關(guān)出
口避雷器爆裂。
09:13，將主廠房備用段切至廠用380 V IB 段
接帶，恢復(fù)公用段供電，逐步恢復(fù)以上跳閘設(shè)備的
運行。
23
第20 卷(2018 年第7 期) 電力安全技術(shù)
形成三相短路，6 kV IIB 段母線失壓，電壓低于
額定電壓的20 %，持續(xù)時間大約50 ms，但6 kV
IIA 段母線電壓沒有發(fā)生波動，依然正常運行，使
得2 號爐A 側(cè)風機運行正常。在6 kV IIB 段母線
失壓期間，造成2 號機B 電泵、2 號爐B 送風機、
一次風機3 個變頻器設(shè)備停運。因當時機組負荷低，
未發(fā)生鍋爐滅火事故。
(6) 在70—74 ms 時間段，廠用備用變高壓側(cè)
6224B 開關(guān)速斷保護動作，低壓側(cè)Z400 開關(guān)、高
壓側(cè)6224B 開關(guān)跳閘，切除故障點，使6 kV IIB
段母線電壓恢復(fù)正常。380 V 公用段失電，運行的
2 號、4 號空壓機失壓跳閘，只有5 號空壓機運行，
造成整個儀用壓縮空氣系統(tǒng)壓力低報警。隨后運行
人員及時將380 V 公用段負荷切至380 V 主廠房Ｉ
段接帶，恢復(fù)了2 號、4 號空壓機運行，保證了儀
用系統(tǒng)的氣壓正常。
該廠1 號、2 號機B 電泵、送風機、一次風機
均為變頻電機，其變頻器是由北京樂普四方方圓科
技有限公司提供的LPHT 系列高壓變頻調(diào)速裝置。
該變頻器由整流器和逆變器( 逆變件為IGBT ) 2 部
分組成，具有過壓、失壓、瞬時停電保護功能。在
逆變器失壓或停電后，將滿足變頻器繼續(xù)工作一個
短時間t d，若失壓或停電時間t o 小于t d，變頻器將
平穩(wěn)過度運行；若失壓或停電時間t o 大于t d，變頻
器自我保護停止運行。一般t d 為15—25 ms，只要
電源“晃電”較為強烈，t o 在25 ms 以上，變頻器
自我保護停止運行，使電機停運。
此次事故中，6 kV IIB 段母線失壓時間持續(xù)
大約50 ms，造成2 號機Ｂ電泵不出力，２號爐B
送風機、一次風機跳閘，使得協(xié)調(diào)、AGC 跳閘，
而C 循環(huán)水泵、Ｄ磨煤機綜保低電壓保護動作時
限設(shè)置延時時間為９ s, 加之Ｂ一次風機跳閘前選
停磨組時未選Ｄ磨，所以它們都順利躲過了故障。
同時，電除、濕除電場控制裝置均為變頻設(shè)備，電
圖1 廠用電部分接線
6 kVⅠA 段
1 號廠用
變壓器
2 號廠用
變壓器
2 號
機電
B 泵
4 號
空壓
機
3 號
空壓
機
2 號
空壓
機
1 號
空壓
機
6 號
空壓
機
5 號
空壓
機
2 號機
B 引
風機
2 號爐
D 磨
煤機
2 號爐
E 磨
煤機
2 號爐
B 送
風機
二期
施工
電源
廠用
備用
變壓
器
2 號濕
式除
塵變
壓器
2 號爐
一次
風機
2 號除
塵變
壓器
2 號機
C 循
環(huán)水
泵
2 號機
C 凝
結(jié)水
泵
公用變
6127 A
6115 B
6227 A
6203 B
6204 B
6208 B
6209 B
6210 B
6211 B
6213 B
6214 B
6222 B
6223 B
6224 B
6225 B
6 kVⅠB 段6 kVⅡA 段6 kVⅡB 段
380 V主廠房Ⅰ段 380 V主廠房Ⅱ段
380 V 公用段
380 V主廠房備用段
Z400
Z420
Z4001
Z4002
Z4003
Z422
Z410
Z411
G410
G411
變頻器變頻器變頻器
電力安全技術(shù) 第20卷 (2018年第7期)
24
場跳閘后需就地逐個復(fù)位各分電場欠壓報警后，方
可在盤面逐個投運。
圖2 2 號機6 kV 廠用母線故障錄波
3 暴露的問題
(1) 2 期施工單位動土施工作業(yè)人員對現(xiàn)場環(huán)
境不熟悉。
(2) 安監(jiān)人員監(jiān)護不到位，且施工預(yù)埋臨時電
纜未做標記。
(3) 2 期施工電源6 kV 6223B 開關(guān)出線接有
5 臺施工變壓器，為節(jié)約費用，只在該高壓側(cè)開關(guān)
裝了過流保護和零序接地保護，各變壓器低壓側(cè)
均未裝任何保護；且在預(yù)估施工電源容量時高估了
800 kVA 左右，使得該開關(guān)的整定值偏大，未能在
第一時間切除故障點，導(dǎo)致故障范圍擴大至6 kV
IIB 段，造成對廠用高壓母線的沖擊。
(4) 高壓變頻器抗“晃電”能力和自啟動能力
不足。
4 整改措施
(1) 加強對外來施工單位人員的安全培訓(xùn)、技
術(shù)交底和施工監(jiān)督工作。
(2) 技術(shù)部門對預(yù)埋電纜進行詳細的圖紙繪制
和就地標注工作。
(3) 繼保班組重新設(shè)置2 期施工電源6 kV
6223B 開關(guān)的綜保定值，并給各個施工分支變壓器
低壓側(cè)配備合適的保護。
(4) 檢修部門對變頻設(shè)備進行改造。結(jié)合變頻
器的工作原理和工作方式可知，采用抗“晃電”系
統(tǒng)是解決變頻器低壓跳閘的最好辦法。同時，具有
變頻器功能的轉(zhuǎn)機電源最好具備變頻運行方式跳閘
自動切換工頻運行方式的功能。
5 結(jié)論
一些電廠在2 期擴建期間存在1 期與2 期間的
作業(yè)交叉，而保證1 期機組安全運行和2 期基建工
作的穩(wěn)步推進，是每個作業(yè)者不可回避的責任。通
過此次事故過程的推演，可以確認2 期人員違規(guī)施
工是此次事故的起因，而2 期施工電源總開關(guān)保護
定值設(shè)置偏大是此次事故范圍擴大的主因，進而導(dǎo)
致了一系列設(shè)備跳閘事故。由于運行人員發(fā)現(xiàn)及時、
處置得當，才未造成嚴重的后果。應(yīng)以此次事故為
戒，從人員培訓(xùn)、施工監(jiān)管、設(shè)備優(yōu)化各個方面把
好關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，從根本上杜絕類似事故
的發(fā)生，確保機組的安全、可靠及穩(wěn)定運行。
參考文獻：
1 張小兵．對一起110 kV 母線失壓事件的綜合分析[J]．電
力安全技術(shù)，2011，13(1)：34-36.
收稿日期：2018-03-09。
作者簡介：
張 科(1981—)，男，工程師，主要從事發(fā)電廠集控運行工作，
email：zepczk@163.com。
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39.360
-30.1 -13.0 4.0 21.0 38.0 55.0 72.0
A 段電壓
B 段電壓
故障開始 單相接地 故障結(jié)束
閃絡(luò)放電兩相短路
三相短路切除
U，V
t ，ms
投稿郵箱：
est@csest.sina.net
est@cgnpc.com.cn
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