发电厂厂用电系统电源切换误动作分析

某电厂厂用电源快切装置误动原因分析

谭金龙

摘 要：在发电厂中，厂用电的安全可靠直接关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运行。本文通过分析某发电厂厂用电快切装置一次误动作事件，提出高压厂用电备用电源自动切换中可能存在的问题。

关键词：厂用电，快切装置，误动作，问题

0 概述

大容量发电机组的特点之一就是采用机、炉、电单元集控方式,其厂用电系统安全可靠性对整个机组、电厂乃至整个电力系统的安全、可靠性有着相当重要的影响。火力发电厂在启动、停机、消缺、解列及工作电源故障等情况下, 必须进行厂用电切换, 厂用电切换则是整个厂用电系统的重要环节之一。

某发电厂1号机组厂用电系统为10kV单母分段运行方式，如图1所示。10kV厂用电快切装置采用WBKQ-01B型微机厂用电快速切换装置。通过分析在运行中出现的一次事故，提出高压厂用电备用电源自动切换中可能存在的问题。

工作进线 备用进工作进备用进

1DL 3DL 4DL 2DL II I

图1 厂用电系统主接线

切装置等待复归”、“2DL开关合闸”信号。1号机组10kV系统1DL，2DL，3DL开关处于合闸状态，4DL开关处于分闸状态。

（3）运行人员将上述情况汇报值长，主值立刻派人就地检查1DL，2DL，3DL，4DL开关位置状态，检查1号机10kVⅠ段快切装置动作情况。

（4）1号机组10kV系统1DL，2DL，3DL开关处于合闸状态，4DL开关处于分闸状态。运行人员就地手动操作，断开2DL开关。

（5）运行人员就地检查1号机组快切装置，发现1号机10kVⅠ段快切装置已动作，装置面板上“误跳”、“合备用”、“等待复归”灯亮。复归信号后正常。

2 WBKQ-01B正常手动切换功能

手动切换是指电厂正常工况时，手动切换工作电源与备用电源。这种方式可由工作电源切换至备用电源，也可由备用电源切换至工作电源。它主要用于发电机起、停机时的厂用电切换。该功能由手动起动，在控制台或装置面板上均可操作。手动切换可分为并联切换及串联切换。

2.1 手动并联切换

2.1.1 并联自动

并联自动指手动起动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关。如果在该段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开，则装置不再自动跳开工作（备用）开关。如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。

2.1.2 并联半自动

1 事故经过

（1）启备变处于运行状态 ，1号机组10kV厂用电Ⅰ，Ⅱ段工作电源进线开关1DL，3DL处于合闸状态，1号机组10kV厂用电Ⅰ，Ⅱ段备用电源进线开关2DL，4DL处于热备用状态，10kV厂用电系统工作正常，10kV快切装置工作正常。

（2）运行人员发现1号机组DCS画面上发“10kVⅠ段快切装置动作”、“10kVⅠ段快

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并联半自动指手动起动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作则由人工完成。如果在规定的时间内，操作人员仍未跳开工作（备用）开关，装置将发告警信号。如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。

2.2 手动串联切换

手动串联切换指手动起动切换，先发跳工作电源开关指令，不等开关辅助接点返回，在切换条件满足时，发合备用（工作）开关命令。如开关合闸时间小于开关跳闸时间，自动在发合闸命令前加所整定的延时以保证开关先分后合。

切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

需要注意的一个问题，由于厂用工作变压器和起动/备用变压器引自不同的母线和电压等级，它们之间往往有不同数值的阻抗及阻抗角，当变压器带上负荷时，两电源之间的电压将存在一定的相位差，此相位差通常称作“初始相角差”。初始相角的存在，使手动并联切换时，两台变压器之间会产生环流，如环流过大，对变压器是十分有害的。初始相角在200时，环流的幅值大约等于变压器的额定电流。因此当初始相角差超过200时，慎用手动并联方式（此时可采用手动串联切换方式）。

由保护接点起动，先发跳工作电源开关

指令，不等待工作开关辅助接点变位，一旦切换条件满足时，立即发合备用电源开关命令（或经整定的短延时“同时切换合备用延时” 发合备用电源开关命令）。

“同时切换合备用延时”定值可用来防止电源并列。

切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

4 WBKQ-01B非正常工况切换

非正常工况切换是指装置检测到不正常运行情况时自行起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。该切换有以下两种情况。

4.1 母线低电压

当母线三线电压均低于整定值且时间大于所整定延时定值时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。

切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

4.2 工作电源开关偷跳

因各种原因（包括人为误操作）引起工作电源开关误跳开，装置可根据选定方式进行串联或同时切换。

切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

3 WBKQ-01B事故切换

事故切换指由发变组保护（或其它跳工作电源开关的保护）接点起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式可供选择。

3.1 事故串联切换

由保护接点起动，先跳开工作电源开关，在确认工作电源开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源开关。

切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

3.2 事故同时切换

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5 事故分析

1号机10kVⅠ段快切装置的开入量分别引入：1号机10kVⅠ段工作电源进线开关1DL合闸位置接点；1号机10kVⅠ段备用电源进线开关2DL合闸位置接点。

从DCS记录的动作时间看出，1号机10kVⅠ段快切装置突然动作，合上2DL备用开关。实际上，工作电源进线开关1DL并未跳开，仍处于合闸状态，从而出现1号机10kVⅠ段母线工作电源开关1DL和备用电源开关2DL 同时处于合闸状态，使启备变与高厂变并列运行，对机组安全运行造成极大的威胁。

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6 原因查找

导致此次事故的原因初步判断为接入快切装置的“工作电源投入”接点，即1DL开关合闸位置辅助接点断开，从而使快切装置误认为工作电源进线开关跳开，进而合上备用电源开关。但是，实际上工作电源进线开关本身并未跳开，而是其合闸位置辅助接点误打开导致快切装置动作。

为了证明以上判断，在1号机组停运临检时，做了如下检查和实验。

(1) 根据图纸到就地检查10 kVⅠ段母线工作电源开关1DL接线，发现引入快切装置的1DL开关合闸位置辅助接点没有引自开关本身机构内的合闸辅助接点，而是取了开关合闸位置继电器的辅助接点。违反了设计导则上明确规定的“凡是启动备自投等设备的开关位置一律用硬接点而不能由继电器转接”的原则。

(2) 检查合闸位置继电器，发现接入快切装置的触点接触不是很好，时断时通。

(3) 人为模拟故障过程：把1号机10kV Ⅰ段快切装置工作段和备用段电压输入端子连接片打开，用继电保护测试仪向快切装置的工作段和备用段电压输入端子通入正常工作电压量，使快切装置检测到其工作段和备用段电压正常。然后把2DL开关拉到试验位置，操作到分闸位置；把1DL开关拉到试验位置，操作到合闸位置。此时1DL开关的合闸位置继电器处于带电状态，引入快切装置的常开触点吸合，快切装置面板上显示“工作电源投入”。然后人为手动，把引入快切装置的常开触点打开，此时1号机10kVⅠ段快切装置立刻动作，2DL备用电源进线开关立刻合上，快切装置面板上“误跳”、“合 备用”、“等待复归”灯亮，与真实的故障现象一致。快切装置检测到工作电源开关接点打开，认为工作电源开关已分闸，所以程序流程里只有“合备用”指令，没有“跳工作”指令，面板上的“跳工作”灯没亮，1DL工作电源进线开关仍处于合闸状态。

(4) 重做上述试验，人为把1DL开关直流控制电源空开打下，合闸位置中间继电器线圈电源瞬间失压，引入快切装置的常开触点瞬时打开，快切装置也出现误动。

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7 改进与提高

针对此次事故反映出的问题，提出了以下改进措施：

(1) 所有引入10kV快切装置的开关触点必须用开关本身机构内的合、跳闸位置辅助接点，不能经过继电器转接。对不满足此要求的开关应立即进行整改。

(2) 加强验收管理，通过各项交接试验来检验设备设计水平及安装质量是否存在问题，防止异常事故发生。

(3) 加强日常维护，提高专业人员素质。根据《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和《继电保护检修规程》的规定，定期对设备和保护进行试验和检查，检查设备及保护是否有误动现象，及时发现问题并处理，排除事故隐患。 参考文献

[1] 刘中岳．电气设备及其系统[M]．中国电力出

版社，2003

[2] 卓乐友，叶念国，翁乐阳等．微机型自动准同

步装置的设计和应用[M]．

[3] 国家电网公司十八项电网重大反事故措施 [4] 电力工程电气设计手册

[5] WBKQ-01B快切装置说明书