現場 | 電纜中間接頭接地引起的停機事故分析

電工123 發佈 2020-01-10T17:39:10+00:00

中國電工網訊:朱永生(河津發電分公司,河津 043300)[摘要]針對一起6kV高壓電纜中間接頭接地故障導致機組停機事故,分析事故原因,並從設備停運後的檢查、加強維護等方面提出事故防範措施。

中國電工網訊:朱永生

(河津發電分公司,河津 043300)

[摘要]針對一起6kV高壓電纜中間接頭接地故障導致機組停機事故,分析事故原因,並從設備停運後的檢查、加強維護等方面提出事故防範措施。

關鍵詞報警信號 零序保護 保護動作 接地

0引言

大短路電流接地系統發生接地故障後,就有零序電流、零序電壓和零序功率出現,利用這些電氣量構成保護接地短路的繼電保護裝置統稱為零序保護。電氣設備中母線、電纜、電機的接地最為常見。本文通過分析河津發電分公司煤場堆取料機6kV高壓電纜中間接頭接地,導致#1高廠變分支零序Ⅱ段保護動作,#1機組廠用6.3kV AB段、380V AB段、380V 1A段失電,#1機組停運事故,提出設備隱患排查和事故防範措施。

1事故經過

事故發生前,#1、#2、#4機組運行,#1、#2機組有功負荷為350MW,#4機組有功負荷為280MW,#3機組檢修,#1機組廠用電由#1高廠變自帶,啟/備變熱備用,輔機運行正常。#1機組廠用電一次接線如圖1所示。

某日20時13分,#1電氣輔助控制屏發「高廠變A分支零序過流」信號,6.3kV 1A段工作電源開關(52AT1A)跳閘, #1發電機控制盤發「電氣故障跳閘」信號,發電機出口開關(201)跳閘,6.3kV 1B段工作電源開關(52AT1B)跳閘,啟/備變低壓側52ST1B開關自投後跳閘,#1電氣輔助控制屏發「啟/備變B分支零序過流」信號,6.3kV 1A、6.3kV 1B段失電,#1機組跳閘,鍋爐MFT、#1柴油發電機自啟動,接帶400V EPC1A、400V EPC1B事故保安段運行。主機盤車油泵、小機事故油泵、空側密封油泵、主機油箱排煙風機、空預器電動馬達、直流冷卻風機啟動正常,機組處於安全停機過程。

圖1 #1機組廠用電一次接線圖

就地檢查6.3kV 1A、6.3kV 1B 段,未發現故障報警信號,且電氣輔助控制屏未發廠用負荷故障綜合報警信號(6.3kV CPU故障);從故障錄波圖獲知6.3kV 1A 分支存在斷續零序電流鋸齒波。

故障發生後27分鐘時,將6.3kV 1A、6.3kV 1B段工作、備用電源小車開關及所有負荷開關拉至「間隔外」,搖測母線絕緣正常(10MΩ);再由啟/備變給6.3kV 1A、6.3kV 1B段母線充電。故障發生後37分鐘時,搖測各負荷支路絕緣,並逐路恢復送電。故障發生後1小時17分鐘時,將#1發-變組轉至檢修狀態,搖測#1高廠變絕緣、共箱封閉母線絕緣正常;化驗#1高廠變油質並與定期油質化驗報告單對比,結果顯示正常;檢查瓦斯繼電器無氣體放出。故障發生後1小時9分鐘時,搖測「No.1堆取料機(6126)」電源電纜絕緣時發現B相絕緣為1MΩ,但檢查迴路未發現明顯故障點,於是終止該迴路送電操作。故障發生後4小時37分鐘時,檢查出#1高廠變A、B分支零序TA二次線在接到就地端子箱接線端子時接反,於是更正。

故障發生後6小時2分鐘時,經中調同意,#1爐點火。故障發生後7小時47分鐘時,#1機組與系統並列,2小時後撤油槍投電除塵,#1機組恢復正常。使用「電纜故障探測儀」檢查出故障點距6.3kV 1B段約390m;就地檢查,發現此處有一電纜接頭出現故障。

2現場檢查情況及分析

2.1一次設備

出現故障的電纜接頭為No.1堆取料機(6126)電源電纜中間接頭,發出刺鼻的焦糊味;將其剖開,發現外絕緣表面大面積電弧燒灼,且B相對地絕緣已被擊穿了一個硬幣大小的孔洞,引起故障點對屏蔽層放電;外觀上,電纜中間接頭內壁有些米粒大小的水珠,接頭兩端的密封膠已開裂。

2.2繼電保護

(1)No.1堆取料機零序保護定值校驗及開關傳動。將No.1堆取料機電源開關推至「試驗」位置合閘,用試驗裝置在零序TA端子排上通入1A(零序保護定值)電流,零序保護正確動作,開關跳閘,動作時間為0.2s,信號正常發出。拉開保護裝置電源後又合上,保護動作記錄未發生丟失現象。修復No.1堆取料機故障電纜中間接頭後將No.1堆取料機電源開關推至「工作」位置合閘,重複上述試驗,動作相同。

(2)No.1堆取料機保護裝置閉鎖檢查。將零序保護閉鎖後,用試驗裝置在零序TA端子排上通入1A電流,零序保護動作,保護信號正確,出口閉鎖正常。該試驗可排除故障發生時零序保護未投入的可能性。

(3)No.1堆取料機模擬實際故障檢查。將零序保護的定值調整為0.2A;將No.1堆取料機高壓電纜負荷側的屏蔽層接地打開,與高壓電纜負荷側的B相短接;將No.1堆取料機高壓電纜電源側的屏蔽層接地打開;在電源側的B相和屏蔽層間通入4A電流,零序保護正確動作,動作電流為0.2A。該試驗表明No.1堆取料機高壓電纜的零序TA屏蔽層接線正確,零序TA變比正確。

(4)No.1堆取料機零序TA伏安特性試驗結果見表1。

表1 No.1堆取料機零序TA伏安特性試驗結果

電流/A 0.1 0.2 0.5 1 2 5 8 10

電壓/V 0.68 1.51 4.12 8.83 13.6 14.5 14.8 15.1

(5)No.1堆取料機零序TA飽和試驗。在零序TA的一次側通入90A電流(試驗電流從零序TA的中心通入),零序保護動作,保護信號正確,動作電流為4.52A。該試驗表明在有大接地故障電流時,零序TA未出現飽和現象,可正確工作。

(6)就地檢查保護二次迴路發現,#1高廠變A、B分支零序TA二次線在接到就地端子箱接線端子時接反,這便是本次事故擴大的主要原因。

3原因分析

#1發-變組跳閘,經檢查、分析,認為是由「No.1堆取料機(6126)」電源電纜B相絕緣下降導致故障點間歇性對屏蔽層(地)放電引起的。雖然放電電流幅值或每次放電時間不足以引起6.3kV電源開關零序保護動作(零序保護定值為1A,時限為0.2s)。但是由於6.3kV 1B段母線本身存在絕緣薄弱點,因此當負荷分支(B相)發生間歇性對地放電時,A、C相對地電壓瞬間升高,導致6.3kV 1B段母線A相或C相的絕緣薄弱點對地放電,工作變B分支零序TA檢測到零序電流。同時又由於#1高廠變A、B分支零序TA二次線在接到就地端子箱接線端子時接反,因此啟動了A分支零序Ⅰ段保護,跳開了6.3kV 1A段工作電源進線開關52AT1A(保護設置零序保護Ⅰ段閉鎖備用分支自投),但故障點仍未消失,零序Ⅱ段保護動作,跳#1發變組、#1汽機,#1鍋爐MFT、6.3kV 1B備用分支啟動,備用電源自投復掉(保護設置零序保護Ⅱ段不閉鎖備用分支自投)。

6.3kV 1B段「No.1堆取料機(6126)」電源電纜B相對屏蔽層間歇放電是由於原電纜接頭在製作過程中密封工藝不良,手包絕緣存在薄弱點,運行中受潮,絕緣降低導致的。

廠用6.3kV 1B段母線本身存在絕緣受潮或積灰等不明原因造成的絕緣薄弱點,但經接地電弧多次高溫作用後消失,所以,使用2500V搖表搖測6.3kV 1B段母線絕緣電阻達10MΩ。

4安全隱患

(1)忽視了對動力電纜中間接頭的檢查,致使存在的隱患未被及時發現,說明日常管理還存在漏洞。

(2)未仔細複查、核對保護接線。在檢驗「零序保護」傳動時,只進行了端子箱到保護屏間的信號傳動,而忽視了零序TA與端子箱間的信號傳動,致使基建期已存在的隱患在多次檢修中均未發現,說明專業管理存在盲區。基建期和機組A、B級計劃檢修後,電氣動態傳動試驗項目未安排廠用分支單項接地試驗,說明對電氣動態傳動試驗項目考慮不全。

(3)通常,零序保護是作為後備保護,而實際上廠用分支零序保護Ⅱ段動作後,會啟動發變組出口Ⅱ、#1發變組三側開關和勵磁開關,直接停運主機;但在實際工作中,對零序保護和傳動試驗的重視程度遠不如差動、速斷等主保護。

(4)廠用電失去對公用負荷及其它機組運行產生較大影響,說明公用系統運行方式、公用附屬設備的可靠性、事故處理預案、運行人員事故處理意識及能力等方面存在問題。

5防範措施

(1)針對6.3kV 1B段母線可能存在絕緣薄弱點的分析結果,對6.3kV所有負荷零序保護定值進行了修改,動作電流由1A改為0.75A,動作時限仍為0.2s;並制定出6.3kV 1B 段失電後的事故處理預案。

(2)完善高壓動力電纜中間接頭清冊核查,重點對所有動力電纜中間接頭進行一次普查;在電纜中間接頭防火盒內安裝測溫探頭,定期進行監測、記錄和分析,提高電纜故障檢查能力,並開展電纜端頭、中間接頭製作技能培訓。

(3)針對#1高廠變A、B分支零序TA二次線接反的問題,繼保專業要利用機組檢修機會,通過電氣動態實驗、查線檢查等辦法逐一核對保護二次接線,並通過電氣試驗動態驗證其正確性。

(4)制定4台機組中的任何一台廠用電源失去後的公用系統事故處理預案,確保某台機組廠用電失去後,公用系統仍能正常運行。

附件1:#1機組廠用電一次接線及故障前零序保護動作示意圖

來源:繼保高電壓技術,小編分享僅供學習,侵刪。


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