一起某电厂闪络事故保护分析

一起某电厂闪络事故保护分析

张瑞

山西大唐国际神头发电有限责任公司   山西省朔州市   036000

摘要：介绍了一起发电厂机组启动过程中该厂升压站并网断路器闪络爆炸事故案例，对所涉及的保护动作情况进行梳理分析判断，查找事故原因，并针对其存在问题，制定防范措施，防止同类事故的发生。

关键词：闪络保护 线路保护 失灵保护 沟通三跳

1、引言

发电厂发电机接入电力系统将发出电能送至终端用户，发电机接入电力系统并网断路器控制电能的输入与截止，并网过程中励磁起励发电机端升压发生闪络将影响发变组的设备安全以及电网运行安全。在发电机在进行并列过程中，当断路器两侧电压方向为180°，并网断路器断口易发生闪络，断路器断口闪络只考虑一相或两相，不考虑三相闪络。发变组保护中设断路器闪络保护来保障设备及系统安全。

2、运行方式介绍

某发电厂安装两台500MW机组,发电机电压20kV经升压变升至500kV经厂内变电站接入电力系统供电。该变电站500kV系统采用3/2主接线方式，故障发生前该线路带电运行，500kV升压站内Ⅰ母、Ⅱ母、1号启备变运行，4号机组起机，发电机转速达到3000r/min后，接到网调令，调度允许发电机经5071断路器同期并网操作。该电厂励磁系统起励，断路器闪络爆炸，发生故障点为该站5072断路器A相。

3、系统及设备介绍

4号发电机-变压器组进线组成一个完整串,由5071、5072、5073断路器及XX I线组成（第七串）；第八串为不完整串，由5082、5083断路器及XX II线组成。5072断路器为XX公司制造的六氟化硫断路器，此型断路器为双断口设计。断路器本体由灭弧室、合闸电阻、均压电容、五联箱、支柱几部分组成。

断路器合闸电阻是个辅助断口,在电路上同灭弧室并联,其作用是用来限制合闸过电压,特别是在进行空载长线的重合闸操作时的操作过电压,它们在主端口（灭弧室）合闸前7-11毫秒投入,在灭弧室刚刚合上（经过刚合点后）若干毫秒后自动切除。合闸电阻投入只是在合闸时进行,提前投入时间为7-11毫秒,这个时间不可调。

4、故障经过保护事件记录

保护动作时序：

（1）4号发变组断路器闪络保护动作(断路器闪络保护启动，跳灭磁开关，由于接线及跳闸矩阵设置有误，关闭主汽门未启失灵。断路器闪络保护取主变高压侧断路器TA电流。判据:断路器三相位置接点均为断开状态; 负序电流大于整定值;发电机已加励磁，机端电压大于一固定值。保护应动作于灭磁及启动断路器失灵。灭磁断路器分闸，机端电压衰减至0大约在05秒163ms（1900ms）。（03秒364ms）

（2）XX I线两套线路保护差动A跳（04秒681ms）

（3）5073断路器保护跟跳A相（04秒690ms）

（4）5072断路器保护跟跳A相（04秒691ms）

（5）5072闭锁重合沟通三跳（注释：开关本身在分位重合闸未充电闭锁）（04秒696ms）

（6）XX I线线路保护B套PSL603单跳失败三跳出口（注释：发单跳令后若该相持续有流>0.06In，经 150ms 延时发单跳失败三跳命令）（04秒832ms）

（7）5073闭锁重合沟通三跳（注释：三相保护跳闸开入重合闸放电闭锁）（04秒842ms）

（8）5072断路器断路器保护失灵动作（04秒992ms）

（9）XX I线线路保护A套PCS931,单相运行三跳（05秒79ms）

（10）4号发电机机端彻底消磁（05秒163ms）

5、原因分析

经检查分析，该厂升压站事故断路器已服役20年，事故发生前该厂站系统发生变化，发电机连接升压变分接头调整，断路器机组侧电压比之前提高13kV，断路器线路侧电压因系统架构变化，线路较长且空载由容升效应线路末端电压升高10kV左右，并且启动前几日该厂站断路器进行了保护传动及检修预试工作，断路器进行了反复多次分合传动，分析合闸电阻动触头内复位弹簧已发生轻度塑形形变，致使两侧合闸电阻均绝缘安全距离变小且运行年限太久断路器本身绝缘性能老化变弱。当时4号机正在励磁升压过程，故障前5072断路器处于断开状态，4号发电机起励升压后，5072断路器A相断路器发生内部闪络，绝缘击穿接地，断路器当即爆炸损坏。该厂闪络保护动作于跳灭磁断路器与关闭主汽门（应动作于跳灭磁开关及启动失灵保护），线路保护动作跳开5073断路器A相与对侧A相。由于机端残压存在衰减过程，在此完全衰减至0前仍提供短路电流（励磁电容储存残余容量提供短路电流），故障未消除线路保护三跳动作，远跳对端三相，在机端残压彻底消除后故障电流消失。

6、存在的问题

（1）发变组断路器闪络保护动作于灭磁、关主汽门，出口方式不合理，存在隐患。

整改措施：出口方式设置不合理，没有跳断路器和启断路器失灵，在发变组保护校验中未发现此隐患。将闪络保护出口改为全停。控制字由0071改为197F，并做校验。发变组保护跳闸出口接入断路器保护即跳断路器的同时又启动断路器失灵跳闸回路。

（2）5071断路器老化，4号机组灭磁开关特性不够好，生产技术人员及管理人员隐患排查工作不敏感，对运行年限较久老化设备关注不够，能力不足，未能避免事故发生。

整改措施：利用停运机会对站内同类型断路器利用进行大修或更换，随即开展预试工作。对灭磁开关进行空载分灭磁开关试验，计算灭磁时间常数，未达标提出技改更换。同时安排本次事故专题培训，吸取事故经验教训。

7、结束语

电气设备寿命与绝缘的关系密切相关，电气设备的绝缘性能影响着设备安全与系统运行稳定安全，对于户外设备尤为明显，不仅是电场与机械力的影响，随着时间推移还存在温湿度，化学性能的变化影响。对于电力系统电气设备的维护管理，不仅是更换超期服役设备，同时也需要设备管理维护人员提高责任意识，一方面要重视设备定期相关预试工作开展，另一方面更要重视设备相关保护定期检查校验，将事故防患于未然。日常电力系统维护生产应将采购环节上的设计选型评估、设备运行状况监测、检修记录分析、技术人员培训培养重视起来。不断总结经验教训，提高设备管理水平，确保电力生产的稳定可靠。