某电厂联变高压套管爬距不足引起闪络事故原因分析和防范措施

某电厂联变高压套管爬距不足引起闪络事故原因分析和防范措施
一、简述
某年7月7日，某电厂在下暴雨时因联变高压套管闪络接地，导致1号机组掉闸事故。

二、事故经过
故障时，正下暴雨。

15时03分,网控警报响，5011、5012、5013、2250开关掉闸。

网控光字：联变A柜差动保护；联变B柜差动保护；5011、5012开关短引线动作；2211、2212收发讯机动作，微机呼唤，220kV和500kV故录器动作。

联变保护屏：A、B柜差动灯亮。

沙昌一、二线纵联距离保护屏：A相启动灯亮，接地故障灯亮，总启动灯亮，零序电流方向（高值、低值）灯亮。

15时05分，#1机组负荷由300MW降至76MW，锅炉汽压上升，所有安全门动作，汽包水位下降至MFT动作；此时发电机机端电压最高升至21.13kV，频率升至51.65Hz，机组转速升至3099rpm后又下降至2458.8rpm。

15时06分，#1发电机过激磁保护动作，2201开关掉闸。

220kV 系统四、五母线电压表、频率表指示全为零，220kV系统四、五母线失电。

#1启动变及#1、#2机组厂用盘所有表计指示全为零。

网控信号：220kV失灵保护复合电压动作；母差保护复合电压动作；2214纵联方向装置闭锁异常；220kV系统电压互感器失压；2211装置故障；2212装置故障。

#1发电机信号：发电机返回盘“过激磁t1”、“I、II整流柜风机故障”、“开关掉闸”、“发电机转子过电压”。

15时15分，汇报中调，联系用系统向220kV系统母线充电。

15时25分，220kV系统母线带电。

15时28分，1号启动变带电，恢复#1、#2机组厂用电及6kV公用段厂用电。

7月8日，5时18分，1号发电机并网运行。

7月10日22时44分，更换备用联变工作结束，具备启动条件。

7月11日21时58分，联变带电，恢复运行。

三、事故原因
1、联变掉闸的原因
故障时，正下暴雨，联变A相高压套管雨闪，对地放电，瞬间500kV A相电压降为零，零序电压3U0上升为相电压，差电流为4.14A，大于差动速断保护整定值（2.64A），造成联变差动速断保护动作，跳2250、5012、5013开关。

2、1号机组停机的原因
故障前，联变由220kV侧向500kV侧送有功负荷66MW。

联变掉闸后，该有功负荷全部转移到220kV系统，使机组转速升高，当DEH 系统接到机组超速信号后，经内部逻辑运算需约0.8—2秒时间才能输出控制指令，所以，在逻辑运算的过程中，机组转速仍在继续升高，最高升至3099rpm，大于DEH系统103% 超速保护的整定值（3090rpm），DEH系统超速保护动作，高、中压调节阀全部关闭；使机组转速开始下降，在转速下降的过程中，DEH系统的超速保护又重新给指令到100%，四个高压调节阀全部开展，但因左、右中压调节阀前后压差大，两个阀分别开至12%（左侧）和21%（右侧），不能再继续打开，机组只有高压缸作功，有功负荷被限制在76MW，不能再增加。

由于220kV 系统地区负荷水平较高（约200MW），机组转速继续下降，最低到2458.8 rpm，220kV系统频率最低下降到40.98Hz，#1发电机电压18340.2 V。

因为故障时发电机定子电压18340.2V ，对应二次电压101.89V，频率40.98Hz。

所以，发电机过激磁倍数N=（U/F）/（UN/FN）=（101.89/40.98）/（100/50）=1.243，大于反时限启动整定值
（Nop=1.1），发电机过激磁保护动作停机。

3、5011、5012开关短引线保护误动作的原因
在各开关CT二次零线串接失灵保护零序电流继电器（型号为DL-23C，线圈直阻约为30Ω），由于CT二次回路接地点不合适，使5011、5012开关CT二次负载相差较大，其中5011负载超过厂家设计的额定值（50VA）。

在外部短路时两组CT传变特性不一致，产生不平衡电流，流入短引线保护电流继电器，是导致短引线保护误动作的原因。

综上分析，掉闸原因结论如下：
①联变A相高压套管雨闪是导致联变掉闸的原因。

② 1号机组因DEH系统超速调节输出控制指令滞后，使机组转速不能随机控制，转速升高到3099rpm，大于整定值（3090rpm），造成DEH系统超速保护动作，关闭高、中压调节阀。

而两个中压调节阀全关后打不开，使机组转速下降，频率降低到40.98Hz，是导致发电机过激磁保护动作停机的原因。

③ 5011、5012短引线保护误动作是导致5011开关掉闸的原因。

④汽轮机转子飞升特性因为与机组甩负荷大小有关。

联变掉闸后，220kV系统增加了66MW有功负荷，按其负荷计算机组转速应飞升到3070rpm。

经查阅热控过程报警及打印曲线发现：DEH系统接到机组转速升高信号后，经内部逻辑运算需约0.8—2秒时间，才能给高、中压调节阀输出控制指令，不能满足随机调节特性的要求，所以，在DEH系统内部逻辑运算的过程中，机组转速仍在继续升高，最高转速至3099rpm，不能随极控制转速，暴露出DEH系统调节控制指令输出滞后问题，使机组在异常情况下极容易导致超速。

该厂在#2、5机组做甩负荷试验时，也曾发生过此类问题。

⑤中压调节阀在高参数下突然关闭后打不开，是东方汽轮机厂生产的300MW机组带有普遍性问题，该厂曾多次出现过类似现象，暴露出厂家设计制造不合理问题。

⑥5011、5012开关短引线保护误动作，暴露出CT二次回路接地
点位置不合适问题。

四、防范措施
1、在联变高压套管瓷裙上粘贴硅橡胶伞裙，增加套管爬距，防止雨闪。

2、热控专业组织专业人员对DEH系统超速调节指令输出滞后，DEH系统事故记录功能不完善问题进行研究分析，拿出解决方案。

3、汽机专业组织专业人员对中压调节阀全关后打不开问题进行研究分析，拿出解决方案。

4、继电保护处制定整改方案，改变CT二次接地点位置，报调度审批，尽快实施，彻底解决短引线保护误动作问题。

图一：A相高压套管底座烧损部位图二：A相高压套管将军帽烧损部位。