襄樊电厂5号发变组主开关两次非同期合闸事故分析

第２１卷

华中电力

２００８年第４期

襄樊电厂５号发变组主开关两次非同期合闸事故分析

吕于新，张志勇

（湖北华电襄樊发电有限公司，湖北襄樊４４１１４１）

摘要：通过对襄樊电厂６００ＭＷ发电机组在调试过程中发生的两次非同期并网事故的分析，提出了避免该事故发生

的有效措施，对目前即将投产的发电机组的调试工作具有一定的指导意义。关键词：并网；非同期；误上电

中图分类号：ＴＭ７１２

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００６－６５１９（２００８）０４－００４７－０４

ＲｅｓａｒｃｈｏｎｔｈｅＴｗｏＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＳｗｉｃｈＣｌｏｓｉｎｇ

ｏｆＧｅｎｅｒａｔｏｒ－ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＵｎｉｔｉｎＸｉａｎｇｆａｎＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ

ＬＵＹｕ－ｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｉ－ｙｏｎｇ

０引言

线”信号。

操作员立即停止操作，至就地检查主开关三相确已断开；继保人员检查保护是否正确动作及分析动作原因；调试人员至就地处理襄５０１２开关控制回路断线的异常情况。

汽机挂闸后冲转至２９９１ｒ／ｍｉｎ。１３时０７分１９秒，

主开关襄５０１２突然合闸后１３时０７分２０秒，

又立即跳闸，汽轮机主汽门关闭，５号发变组保护

误上电”保护动作信号；Ａ屏、Ｃ屏来“ＤＣＳ画面来

“襄５０１２开关第一组控制回路断线”和“襄５０１２开关第二组控制回路断线”信号。１．３事故处理

第二次误并网后，操作人员立即复位开关，至就地检查主开关襄５０１２三相确已断开，并应网调令，于１３时３１分拉开主开关两侧襄５０１２１、襄５０１２２刀闸，断开主开关操作电源小开关４ＤＫ１、

工程调试指挥部立即成立事故调查小组，对４ＤＫ２。

事故造成的后果进行详细检查并作相应处理，对事故原因进行调查并作防范措施。

襄樊电厂二期（工程５号机组以发２×６００ＭＷ）

电机－变压器－线路组单元接线方式接入５００ｋＶ系统。２００６年１２月２９日，５号机组准备进行投产前的低负荷调试，在并网操作时，连续发生两次非同期合闸事故，给系统带来了较大的冲击，使系统周波下降并引起了振荡。

１事故经过及处理

１．１

事故前的运行工况

５号机组厂用电由２２０ｋＶ系统启备变供电，机组转速３０００ｒ／ｍｉｎ；５号发电机出口主开关襄

５０１２处于热备用状态，其两侧刀闸襄５０１２１和襄５０１２２均合上，５００ｋＶ线路已由对侧充电，５号发变组保护及线路保护投运正常。１．２事故经过

１２时３５分１９秒，操作员将５号发电机升压至２０ＫＶ后按下同期“投入”键，给同期装置上电。

１２时４２分０１秒，操作员按下主开关襄５０１２在ＤＣＳ控制画面上的“预合”键和“确定”键，发出了ＤＣＳ合闸命令。

主开关襄５０１２合闸后又立１２时４２分０２秒，即跳闸，灭励开关跳闸，发电机电压降为零，汽轮机

主汽门关闭；误上５号发变组保护Ａ屏、Ｃ屏来“电”保护动作信号；襄５０１２开关第一组ＤＣＳ画面来“控制回路断线”和“襄５０１２开关第二组控制回路断

收稿日期：２００８－０５－２７

吕于新（男，工程师，从事电厂电气技术管理工作．作者简介：１９７４－），

２事故产生的后果

根据故障录波数据，第一次非同期并网，发电

机最大冲击电流达５．７９倍额定电流（；１１．１５万安）第二次误并网，发电机最大冲击电流达４．１４倍额定电流（。两次事故都给５００ｋＶ及２２０ｋＶ７．９７万安）

系统带来了较大的冲击，使系统周波下降并引起了较大的振荡。

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事故发生后，技术人员对相关电气一次设备进行了一系列的检查和试验，以确定事故对设备产生的危害程度。

（１）进入发电机膛内进行励端端部绝缘构件、支架、引出线、绝缘引水管检查，未见异常。低压侧绕组变形试验及绝缘（２）５号主变高、油色谱分析，结果正常。

交、直流耐（３）５号发电机定子绝缘测试良好，压试验结果正常。

交流（４）５号发电机转子绝缘电阻符合要求，

阻抗试验结果正常。

检查和试验及以后的并网带负荷运行证明该事故没有对一次设备造成直接危害。

路器常开触点（Ｋ３常开触点自保持）→Ｋ３防跳线圈→负极电源；于是Ｋ３在合闸回路中的常闭触点断开，跳闸位置继电器ＴＷＪ则走不通合闸回路。当开关跳闸后，防跳线圈Ｋ３的回路通过其常开触点自保持，仍然处于励磁状态，所以跳闸位置继电器无法监视合闸回路的完ＴＷＪ仍然走不通合闸回路，好性，而只能走Ｋ３的回路，处于带电状态。但是由于防跳线圈Ｋ３的阻值较大，导致加在ＴＷＪ线圈两端的电压较小，不能使ＴＷＪ线圈励磁，所以ＴＷＪ的常闭触点始终处于闭合状态，从而与合闸位置继电器ＨＷＪ的常闭触点串联，发出“控制回路断线”信号。另外，由于合闸回路断开，所以开关不能进行第二次合闸。

处理这种缺陷的方法是断开控制回路的直流开关４ＤＫ１，其自保持回路断开，其在Ｋ３线圈失磁，合闸回路中的常闭触点接通，则开关可以进行第二次合闸，ＴＷＪ线圈也通过合闸回路而励磁，其常闭触点断开，“控制回路断线”信号也消失。

（２）主开关防跳回路缺陷改造后合闸原理图如图２。

该回路中将ＴＷＪ继电器与开关的常闭触点直接相连接，开关断开后正常情况下Ｋ３继电器不会励磁，从而克服了上述的两个缺陷。ＴＷＪ继电器励磁，

３事故分析

发电机误上电保护”动作正确３．１“

根据发变组保护动作报告，两次误上电保护的动作电流分别为６．８Ａ和７．５Ａ（二次值），大于整定值１．９３Ａ，电流判据条件满足；另外，保护动作时的机端电压分别为５．１２ｋＶ和５．５０ｋＶ，低于保护整定值７．０７ｋＶ，低电压判据条件也满足。因此，误上电保护的动作行为正确。

主开关襄５０１２合闸原理接线图简介

由于主开关襄５０１２的控制回路中的防跳回路存在缺陷，调试和检修人员于１２月２７日对该回路进行了改造，并于１２月２８日进行二次回路传动试验。３．２

（１）主开关防跳回路缺陷改造前合闸原理图如图１。

图２主开关防跳回路改造后合闸原理图

３．３正常的并网操作顺序

结合同期装置的操作程序和图２，正常的并网操作应按如下顺序进行：

图１

主开关防跳回路改造前合闸原理图

该回路的防跳回路存在如下缺陷。开关在合闸

状态且弹簧储能正常后，防跳线圈Ｋ３会通过如下路线而励磁：正极电源１０１→跳闸位置继电器ＴＷＪ→弹簧储能接点Ｋ８→１０７ａ→Ｋ３常开触点及断－４８－

加励磁使（１）汽轮机转速达到３０００ｒ／ｍｉｎ后，

发电机升压至２０ｋＶ。

即按下同期“投入”键），给（２）投入同期装置（

同期装置上电。

即按下“预合”、“确定”（３）发

ＤＣＳ

合闸命令（

键，该命令能持续一小时，由开关常开辅助接点复

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即按下同期“启动”键），同（４）启动同期装置（期装置开始工作。

当同期条件满足后同期装（５）开关自动合闸：

置发出合闸脉冲，使ＨＪ继电器动作，其在开关合闸回路中的常开触点（闭合，开关合闸。１０３ａ－１０３）３．４第一次误并网原因分析

根据ＳＯＥ历史记录数据显示：１２时４２分０１秒，操作人员在发出ＤＣＳ合闸命令后，并没有启动同期装置，开关就立即合闸了，这说明同期装置在没有工作的情况下，开关就合闸了。那么造成这种非同期并网的直接原因，是合闸回路中１０３ａ－１０３接点处于非正常导通状态，其原因为以下二者之一：

同期装置存在故障，在没有工作（１）设备故障：

的情况下，其ＨＪ无源接点就闭合，造成１０３ａ－１０３接点导通。

合闸回路中的１０３ａ－１０３被人为（２）人为故障：

短接。

为检验同期装置是否存在设备故障，调查小组组织技术人员进行了如下检查和试验：

检查合闸（ａ）检查同期装置的参数设置正确；

继电器ＨＪ动作电压为５Ｖ正常，其接点１０３ａ－１０３不存在粘死的情况。

用外加电压（ｂ）对同期装置进行了多次试验：

模拟发电机电压，系统电压仍取自线路，投入同期装置，结果同期装置上电正常，且不发出合闸脉冲；投入并启动同期装置，结果同期装置上电正常，且发出合闸脉冲，ＨＪ励磁，１０３ａ－１０３接点导通。发出ＤＣＳ合闸命令，开（ｃ）不投入同期装置，关不合闸。

但不启动，发出ＤＣＳ合闸（ｄ）投入同期装置，命令，开关不合闸。

，发出ＤＣＳ合（ｅ）将同期装置短接（１０３ａ，１０３）

闸命令，开关合闸正常。

（ｆ）测量主开关的控制回路对地绝缘均正常，不存在接地短路或线间短路的情况。

根据以上检查和试验，调查小组经过分析得出如下结论，即同期装置没有故障；１０３ａ－１０３接点导通系人为短接造成。１２月２８日，工作人员在防跳回路改造后的传动试验期间，由于无法进行同期合闸，于是将１０３ａ－１０３端子短接，以实现远方分合闸试验，但试验结束后，忘记了拆除短接线。因此，人为短接１０３ａ－１０３端子是造成第一次误并网的直接

原因，也是第二次误并网的原因之一。３．５第二次误并网原因分析

（１）ＤＣＳ合闸指令仍然存在

当ＤＣＳ合闸指令与开关的常闭辅助接点串联，

收到开关已经合上信号（开关的常闭辅助接点断开）时，否则将保持６０ｍｉｎ。ＤＣＳ合闸指令才消失，根据故障录波器记录的数据，由于主开关第一次合闸到跳闸完成，时间仅为０．２ｍｓ，但其常闭辅助接点转换需要０．５ｍｓ，故开关的常闭辅助接点没有断开，直到满６０ｍｉｎ为止）。ＤＣＳ合闸指令一直在发出（

（２）１０３ａ－１０３接点仍然导通１０３ａ－１０３接点的短接线没有拆除，仍然在导通状态。

（３）防跳继电器Ｋ３由励磁状态变为失磁状态，开关误合闸如图２，主开关跳闸后，由于ＤＣＳ合闸接点保持在接通状态，同时１０３ａ－１０３接点仍然导通，故手合继电器ＳＨＪ线圈带电励磁，其常开接点闭合；防跳继电器Ｋ３也通过其自保持的常开接点而处于励磁状态，因而其在合闸回路中的常闭接点断开，合闸线圈Ｙ３不能励磁，开关不能合上。

但是调试人员在处理“控制回路断线”故障时，发现开关Ａ、Ｂ、Ｃ三相防跳继电器Ｋ３在励磁状态，他们忘记了回路已经更改，仍然按照以前的经验，认为Ｋ３励磁是因为防跳回路通过跳闸位置继电器ＴＷＪ及Ｋ３的自保持回路所造成，于是按照图１的接线处理，即断开主开关控制回路直流电源开关使Ｋ３线圈失磁，其在主开关合闸回路中的４ＤＫ１，

常闭接点闭合；当重新合上４ＤＫ１后，ＴＷＪ励磁，“控制回路断线”信号消失，同时开关合闸线圈Ｙ３也带电励磁，开关误合闸。

３．６主开关襄５０１２控制回路断线原因分析主开关跳闸后，“襄５０１２开关第一组控制回路断线”和“襄５０１２开关第二组控制回路断线”信号原因查明：主开关Ａ相机构箱内，两根新放的防跳二次线其中一根折断，造成跳闸位置继电器ＴＷＪａ失磁，同时合闸位置继电器ＨＷＪ处于正常的失磁状态，因而来控制回路断线信号。

４事故暴露的问题

主开关的ＤＣＳ合闸命令（１）ＤＣＳ逻辑不完善。

在辅助接点不能正常转换的情况下能保持６０ｍｉｎ，时间太长，容易发生意想不到的问题。

（２）施工接线质量不高。现场检查发现部分屏

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柜内的接线不规范，如存在电缆编号不正确、接线断线等情况。

操作人员在ＤＣＳ同期（３）两票三制执行不严。画面上按下同期“投入”键后，没有到就地检查同期装置上电与否就进行下一步的操作了，属漏项操作。调试工作不严谨，监督（４）调试现场管理混乱，体制不严格。工作人员更改开关控制回路接线后进

行传动试验时，不履行相关手续，随意短接回路，而且无人监督，导致短接线忘记拆除，酿成大祸。在主开关第一次误合闸后，调试人员未经值长同意，未采取任何安措，即擅自操作属于调度管理设备的控制回路，而且按照以往经验错误处理，无人监督，导致开关的第二次误合闸。

各级信息沟通不（５）电网调度纪律执行不严，

畅。第一次误并网后，调试人员未向值长汇报，也未得到值长许可即擅自操作；值长在情况不明的情况下不询问仔细，无法向调度汇报详情，致使调度不能及时掌握现场设备故障处理情况，没有下令拉开刀闸，没有查明原因就允许第二次冲转。

应的逻辑回路整组试验，确认回路、极性及整定值

完全正确，然后交运行值班人员验收后再申请投入运行。

（４）发电机在并网前要检查其二次回路正常。

因试验需要（５）原则上不允许短接二次回路，

短接时，必须经当班值长允许，由继保人员监护进行，试验完后要立即拆除短接线，并履行登记手续。

调试指挥（６）新建机组进入整组启动试运前，部、电厂生产准备部门应重点检查设备的主保护已全部投入运行，不允许设备在没有主保护情况下运

行，不允许随意解除保护。在跳闸原因不（７）机组因发变组动作跳闸后，

清时，应申请调度拉开发电机主开关线路侧刀闸，再进行原因查找。

应断（８）发电机组解列后进入热备用状态时，开发变组控制回路直流操作电源开关或控制保险，防

止发变组出口主开关误合闸，发电机变电动机运行。

６结束语

该电厂５号机组在半小时内连续发生两起非同期并网事故，在电力系统中是非常罕见的，所幸的是误上电保护两次都能正确动作，没有产生严重的后果。经过详细的事故调查和分析，笔者认为发生这种事故的根源还是在于管理制度不完善、现场监督不力，如果管理者既懂业务知识又能宏观控制大局，坚持两票三制，坚持安全“四不放过”原则，坚持调试过程中的规章制度，这种事故是完全可以避免的。目前我国电力系统发展很快，许多新机组正在进行或即将进行投产前的调试，笔者希望这两起事故能带给兄弟厂家一点启示，避免同样的事故再

５事故应吸取的教训和应采取的防范措施

（１）主开关的ＤＣＳ合闸命令持续时间改为１５ｍｉｎ。

两票三制”管理制（２）严格执行调试阶段的“

度。处在运行中或热备用状态的调试机组，未履行两票制度，未经当值运行人员许可，不允许工作。紧急情况下需要进行的工作，应经调试指挥部批准后，做好各项安全措施，在运行值班人员监护下进行，防止发生人身和设备事故。

必须（３）对保护及自动装置的外部接线更改，履行审核、批准程序；在实际工作过程期间，必须有生产单位继保人员的全程监护；改动之后，应做相次发生。

・电力科技信息・

韩国利用垃圾发电节能效果显著

２００７年韩国全国４３处大型生活废弃物焚烧设施运行所取得的成果相当于节约了价值４０１０亿韩元的原油，节能效果显著。根据环境部的统计，２００７年全年垃圾焚烧场所产生的总热量相当于节约了４０１０亿韩元的原油。此外，还相当于减少了二氧化碳温室气体排放量１８００ｋｔ，以二氧化碳排放权换算相当于取得了３０５亿韩元的减排效果。

垃圾焚烧设施所回收热能的７５．８％供给韩国地区供作为取暖公司等企业，除增加了销售收入３０１亿韩元外，暖和建筑设施、附属设施的热源等直接使用，则相当于节

省了１３８４亿韩元的取暖费。其余热能的２４．２％转换为电力后供给韩国电力公司，除增加了１６亿韩元的销售收入外，转换为动力又相当节约了６２４亿韩元的电力费。

从这类废弃物回收再利用所产生的能源量，占韩国生产的可再生能源总量的７６％。韩国环境部有关人士表示，在２０１１年之前，韩国可再生能源的普及率要在２００６年２．２％的基础上提高到５．０％，为了达到这一目标，要进一步积极地推行废弃物能源化。

中国电力》［摘自《２００８（７）］

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