一起6kV电压互感器二次侧空气开关跳闸的问题和分析

1、一起6kV电压互感器二次侧空气开关跳闸的问题和分析引言6kV母线PT（电压互感器-Potential transformer，简称PT）作为测量、高压电机综合保护（简称综保）装置、发变组保护装置及快切装置等设备的二次交流电压测量信号来源，当PT的二次交流电压出线异常时，上述装置和回路工作不正常，严重危及一次系统的安全运行。文章介绍了一起6kV公用段母线PT二次交流空开A、B相跳闸事故，对电动机低电压保护、快切装置及厂低变差动保护的动作原因进行分析，提出事故防范措施。1 事故现象某电厂某日14：57 #1机组集控DCS发发变组保护装置故障报警;、发变组保护A柜PT断线;及发变组保护B柜PT断线;

2、光字，6kV公用1A段工作电源开关6191A跳闸，备用电源开关6091A合闸成功，脱硫1A变电源开关6911A、公用1A变电源开关6913A及煤矿1A变电源开关6919A跳闸，脱硫1B/1C浆液循环泵、1B氧化风机、B湿磨机、#1/2机务空压机及#1增压风机跳闸，#1增压风机烟气旁路挡板打开。检查发变组保护A、B柜PT断线黄色氖灯亮，检查6kV公用1A段快切装置动作氖灯亮，DCS画面上6kV公用1A母线电压显示2.98kV，立即检查6kV公用1A段母线PT二次交流空开A、B相跳闸C相未跳，立即试合A、B相空开成功。2 各保护装置事故记录2.1 DCS数据历史记录查阅DCS历史数据，从14：57

3、：01至15：00：35（约3分钟34秒），6kV公用1A母线电压降至2.986kV，6kV公用1A备用分支电流14：57：04由0上升至140.902A，16：35：14电流由596A降至0；400V公用1A段电压14：57：01为383.687V、14：57：02为133.136V、14：57：03为374.301V。2.2 查阅6kV公用1A段高压电动机综保装置动作报告见表1。2.3 查阅6kV公用1A段快切装置动作报告如下：起动方式：失压；切换方式：串联；实现方式：残压；动作信息：跳工作合备用；异常信息：无；装置启动时刻：43毫秒 频差：0 相差：171.4度 母线电压Uab=0%、U

4、bc=47.7%、Uca=47.0%；跳工作开始时刻：44毫秒 频差：0 相差：171.4度 母线电压Uab=0%、Ubc=47.7%、Uca=47.0%；跳工作结束时刻：89毫秒 频差：0 相差：171.4度 母线电压Uab=0%、Ubc=47.6%、Uca=46.8%；合备用开始时刻 304 毫秒 频差：0 相差：171.4度 母线电压Uab=0%、Ubc=28.8%、Uca=28.5%；合备用结束时刻 372毫秒 频差：0 相差：171.4度 母线电压Uab=0%、Ubc=34.6%、Uca=34.2%；2.4 查看脱硫1A变、公用1A变、煤矿1A变差动综保动作报告见表2。3 事故原因分

5、析3.1 DCS中测量数据异常分析集控DCS中6kV公用1A段母线电压显示异常的原因，虽然6kV公用1A段母线电压实际正常（无论6kV公用1A段快切动作前还是后），但因6kV公用1A段母线PT的交流二次空开A、B相跳闸C相未跳， 造成6kV公用1A段母线电压Uca送至变送器进DCS的数据异常，从电动机综保装置保护二次测量值Uca=48.9V，可计算出DCS所显示的6kV公用1A段母线电压为：6x48.9100=2.93kV，和DCS显示值2.986kV基本相吻合。400V公用1A段电压14：57：01为383.687V、14：57：02为133.136V、14：57：03为374.301V。因

6、公用1A厂低变6kV侧开关6913A跳闸、400V侧开关4913A跳闸，DCS的公用段备自投逻辑动作，自动合上400V侧联络开关0913A，由400V公用1B段给公用1A段供电正常。3.2 6kV公用1A段运行中的高压电动机跳闸原因目前6kV高压电动机所配置的低电压保护分两类，一类是从6kV母线PT二次回路设计有60V和45V的低电压电磁继电器，经PT断线闭锁分别启动0.5秒和9秒的时间继电器，根据负荷性质不同的出口继电器送至电动机跳闸回路，形成集中式的低电压保护。另一类6kV母线PT的二次交流电压经分相式的小空开，送至高压配电柜的二次交流柜顶小母线，配电柜从二次交流柜顶小母线取得测量电压至综

7、保装置，各高压电动机的综保装置具有PT断线检测和低电压保护功能，构成分散式的低电压保护系统【1】。现新建电厂的高压电动机基本都采用分散式的低电压保护。浆液循环泵、氧化风机、湿磨机、机务空压机综保装置的低电压保护定值设定为60V 0.5秒投跳闸，虽6kV公用1A段母线实际电压正常，因母线PT的交流二次空开A、B相跳闸，配电柜的二次交流柜顶小母线电压异常，所有电动机综保装置测量到的三相二次电压值为：Uab=0V Ubc=48.8V Uca=48.8V，三相间电压均低于60V，且电动机综保装置的PT断线逻辑检测功能不完善，母线PT二次交流空开A、B相跳闸C相未跳，综保装置未发PT断线信号，闭锁电动机

8、低电压保护，造成运行中的1B/1C浆液循环泵、1B氧化风机、B湿磨机，#1/2机务空压机电动机综保装置低电压保护动作跳闸，1A浆液循环泵在停运状态，因三台浆液循环泵均停脱硫DCS逻辑联跳#1增压风机，增压风机跳闸联开烟气旁路挡板。（现烟气旁路挡板已焊死，增压风机跳闸后的逻辑有所不同）3.3 发变组保护柜PT断线报警分析6kV公用1A段母线PT二次电压送至发变组保护A、B柜，发变组保护柜PT断线逻辑检测功能完善，保护柜正确发出发变组保护A柜PT断线;及发变组保护B柜PT断线;信号，闭锁了易发生误动的保护。3.4 6kV公用1A段快切装置动作原因分析虽6kV公用1A段母线实际电压正常，因母线PT的

9、交流二次空开A、B相跳闸，快切装置【2】检测到的三相母线电压值为Uab=0%、Ubc=47.7%、Uca=47.0%，快切装置PT断线检测逻辑应动作发PT断线闭锁装置，因装置PT断线闭锁信号未发，依据快切装置定值和逻辑，6kV公用1A段备用电源电压正常（从6kV公用1A段备用电源进线PT取大于80%）且母线的三相间电压均小于50%延时1秒，启动装置的失压切换逻辑，跳6kV公用1A段工作电源开关6191A，虽装置的快速切换功能投入，但因母线PT的二次交流电源空开A、B相跳开仅C相合闸不能实际反应母线电压，故快速切换条件和同期捕捉条件不满足，装置进入残压切换逻辑，当三相间母线电压小于30%时，发出

10、合备用开关信号，合上6kV公用1A段备用电源开关6091A。从6kV公用1A段快切装置动作报告，可计算出6kV公用1A母线电压实际异常时间仅为283毫秒（合备用结束时刻372毫秒减去跳工作结束时刻89毫秒等于283毫秒），虽然从快切装置功能上看进行了母线低电压跳工作，残压合备用的动作行为，但是事实上6kV公用1A母线运行中带有电动机和变压器等负载，工作开关6191A跳闸后283毫秒母线上还有一定幅值的残压（6kV母线残压衰减【3】见图1），此时备用电源开关6091A合闸，相当于母线残压电源和备用电源，进行了一次非同期合闸。快切装置当母线残压小于30%才发合备用开关信号，就是为防止非同期合闸设定

11、的，但因母线PT二次交流空开的A、B相跳开仅C相合闸，使装置在合备用开关开始时刻测量到的母线电压Uab=0%、Ubc=28.8%、Uca=28.5%，非母线的实际残压，依据测量电压47.7%对应的实际电压为100%，可以推算出备用电源合闸时刻的母线实际残压为28.847.7=60.38%。3.5 脱硫1A变、公用1A变、煤矿1A变跳闸原因分析从6kV公用1A段快切装置的动作情况可看出，备用电源开关6091A合闸瞬间，使6kV公用1A母线残压和备用电源电压，两个交流电源进行了一次非同期合闸。而为6kV公用1A段母线提供残压的包括容量最大三台变压器即脱硫1A变、公用1A变及煤矿1A变，这三台变压器

12、配置有微机型差动保护【4】，合闸瞬间厂用母线残压与备用电源电压间相角差较大，变压器流过备用电源的充电电流和变压器作为提供残压电源的反馈电流，两电流相位不一致，在差动保护范围内差流满足动作条件而跳闸。（各变压器差流值见表2中IaD、IbD、IcD）4 事故防范措施6kV母线PT的二次交流电压，给6kV母线的各负荷综保装置、母线快切装置、DCS表计变送器等提供测量电压，从上面事故分析看出，一旦母线PT的二次交流回路短路，总电源空开跳闸影响很大。而整个PT的二次交流电压回路仅在PT间隔设有总电源空开，使用母线PT的二次交流电压装置任一回路出现故障，都会引起总电源空开跳闸，受影响装置较多，建议给6kV

13、母线各负荷综保装置的二次交流电压加装分相空开，空开的额定电流小于母线PT的总电源空开，回路出现故障选择性的跳开单个装置的二次交流电压空开，缩小影响范围。电动机综保装置，PT断线逻辑检测功能不完善，综保装置未发出PT断线闭锁信号，造成电动机低电压保护误动跳闸。一方面要完善综保装置的PT断线检测功能，另一方面综保装置的电动机低电压保护中有电流判据应投入。快切装置母线PT断线报警信号未发出，未闭锁装置，造成快切装置失压启动。应完善快切装置母线PT的断线检测逻辑，通过实验确证在母线PT任一单相电源空开跳闸和任意两相电源空开跳闸时均能发出装置PT断线闭锁信号，防止装置误启动切换。5 结束语通过分析一起6kV公用段母线PT二次交流空开两相跳闸事故，使运行人员熟悉了PT二次交流电压配电网络，及电动机低电压保护原理、快切装置的切换逻辑等知识，并利用专业基础知