衡豐發(fā)電有限責任公司集控一單元直流系統(tǒng)電壓等級均為220V，網(wǎng)控與各單元集控室的直流系統(tǒng)分別獨立，為提高可靠性，各系統(tǒng)間設(shè)有聯(lián)絡(luò)刀閘，可互為備用；集控室控制直流系統(tǒng)采用單母線接線方式，每臺機裝設(shè)1組GFD－420AH型鉛酸蓄電池(104只電瓶)，2臺機組選用3臺KVA41－100/315V可控硅整流充電裝置，其中1臺作為兩機組的公共備用充電裝置，以供給集控室高/低壓配電裝置，集控室電氣設(shè)備的控制、保護和通訊等直流負荷用電。
1 直流接地引起機組停運
2003－03－06T15：23，2＃發(fā)電機負荷300MW，機組正常運行；15：24，2＃發(fā)電機主盤發(fā)出“控制直流絕緣下降”信號，運行人員用絕緣監(jiān)測裝置切換把手測量對地電壓，負對地75V，正對地125V；40s后，2＃發(fā)電機跳閘，主控制盤及保護盤發(fā)出“熱工保護動作”、“控制直流接地”信號。調(diào)取故障時刻錄波報告發(fā)現(xiàn)，熱工保護動作開關(guān)量首先動作，約2個周波(40ms)后，發(fā)電機跳閘，發(fā)電機電壓、電流明顯突變，41E開關(guān)跳閘，F(xiàn)MK跳閘。對比原來發(fā)電機因熱工保護動作跳閘的錄波圖發(fā)現(xiàn)，兩次錄波狀況一致，由此證明熱工保護動作是此次2＃發(fā)電機跳閘的 主要原因。
機組跳閘后對發(fā)電機熱工保護回路進行了檢查，發(fā)現(xiàn)C129線接至第85檔端子，端子排84、85檔之間通過連片短接；而第85檔端子接熱工保護24V電源回路，C129本身帶有－110V電壓。經(jīng)分析認為：C129線不應當接在第85檔端子處，應與24V熱控弱電回路分開。后將C129接線挪至第86檔端子，將端子排84、85檔之間的連片拆除。發(fā)電機熱工保護端子排接線示意圖見圖1。
事件發(fā)生前，如圖1所示，各箭頭均表示熱工各保護繼電器的出口接線經(jīng)過該端子排并聯(lián)在一起，進入遙控停機柜，這些設(shè)備并聯(lián)后與發(fā)電機220V熱工保護回路的C129線連接在一起，其中熱工24V保護回路的主汽門關(guān)閉，繼電器ZJ121A輸出線C129線與熱工24V保護回路的84端子直接相連，再經(jīng)過84與85之間連片送至發(fā)電機熱工保護K3繼電器處。86端子為獨立的備用端子。
事件發(fā)生后，將C129線與熱工24V回路的84端子解開，并拆除84與85之間的連片，將C129線接到第86端子上，其熱工24V保護回路與發(fā)電機220V熱工保護回路完全隔離開。
2 原因分析
2.1 兩點接地引發(fā)跳機
直流系統(tǒng)發(fā)生2點接地引起保護誤動示意圖見圖2。如果發(fā)生2點接地即：直流正電源回路有1點接地(K1點處)，同時在C129回路(K2點處)再發(fā)生1點接地，就能使繼電器K3動作跳閘。針對這種可能，保護人員對C129回路(帶繼電器)進行對地絕緣測試，絕緣電阻大于200MΩ，回路不存在接地，因此這種可能性可以排除。2＃機跳機時，直流系統(tǒng)的確發(fā)生了直流接地，但只是負電源接地，后驗證為蓄電池組中有1組接地。
2.2 回路短路引起保護動作
如果C101、C129之間發(fā)生短路也會造成K3繼電器動作跳閘，實測C101、C129之間電壓為220V。斷開直流電源，在熱工ETS小間端子排處斷開熱工回路線，帶K3繼電器進行絕緣測量，絕緣電阻大于200MΩ。證明C101、C129之間不存在短路，因此這種可能被排除。
2.3 繼電器接點抖動引發(fā)跳機
如果在運行中繼電器發(fā)生接點抖動，也可能引發(fā)跳機。例如繼電器彈簧無拉力或發(fā)生保護盤強烈振動時造成繼電器接點抖動，都可以引起跳機。對此進行了認真檢查，結(jié)果繼電器彈簧拉力正常，接點間隙符合要求；因2＃機處于運行狀態(tài)，保護無工作，不存在引起振動的可能；跳機時只有運行人員在控制盤處測量直流電壓，周圍無任何其它人員，因此可以排除其它原因引起振動造成停機的可能。
2.4 熱工端子排接線存在問題，同時蓄電池負極實接地引發(fā)熱工保護繼電器動作跳機
圖3為電氣保護與熱工回路的實際接線示意圖。由圖3可以看出，當發(fā)電機控制直流絕緣良好時，正對地電壓與負對地電壓均為110V，這樣通過C129端子線相連的熱工24V回路設(shè)備對地電壓也 為110V，由于發(fā)電機熱工保護C129接線端并接了許多熱工24V回路的保護設(shè)備，大大增加了K3繼電器C129端的對地電容容量。當控制直流母線負極發(fā)生實接地時(即K3繼電器的另一端直接接地，實為蓄電池負極接地后測對地電壓為0)，此時熱工24V保護回路的所有設(shè)備通過K3繼電器向控制直流負極端放電，當電容容量足夠大時，相當于在熱工K3繼電器兩端加上了110V的直流電壓，從保護的動作情況來看，熱工保護K3繼電器(內(nèi)阻為33kΩ)的動作值偏低(這一點在停機后的檢查中已得到驗證)，放電電壓幅值及放電時間達到了K3繼電器動作值，K3接點閉合，啟動了跳閘出口繼電器，從而造成發(fā)電機主油開關(guān)跳閘，引起了主機停運。
2.5 對熱工保護K3繼電器的檢查
直流接地引起主機停運后，對熱工保護回路進行了徹底檢查，當在熱工保護K3繼電器兩端加直流電壓時，剛加到95V繼電器就動作了，由此判定發(fā)電機熱工保護K3繼電器動作電壓值偏低，將其更換為新的熱工保護繼電器；同時對直流系統(tǒng)進行了檢查，糾正了強、弱電端子排混接在一起的錯誤。
3 結(jié)論與防范對策
a.ETS小間遠控停機柜存在接線錯誤，且直流系統(tǒng)強弱電連在一起，造成保護誤動。
b.直流系統(tǒng)發(fā)生實接地時，由于發(fā)電機熱工保護K3繼電器本身動作電流偏低，導致保護動作引起主機停運。
c.針對C129強電回路接入24V弱電回路，NDGJ 8-89《火力發(fā)電廠、變電所二次回路接線設(shè)計技術(shù)規(guī)定》第6.4.11條規(guī)定：強電與弱電回路的端子排應分開布置，如有困難時，強、弱電端子之間應有明顯的標志，應設(shè)空端子隔開，如弱電端子排上要接電芯時，端子之間應設(shè)加強絕緣的隔板。
d.對有關(guān)保護繼電器的動作值進行檢驗，避免保護誤動作的再次發(fā)生。
e.對絕緣監(jiān)察裝置進行定期檢查，防止直流系統(tǒng)發(fā)生1點接地時，因絕緣監(jiān)察裝置存在問題而造成2點接地引起保護誤動作。