摘要：某电厂6kV厂用电系统是由机组高、低厂变及其供电网络和厂用电负荷组成的系统，其安全稳定运行对本厂及电网稳定运行至关重要。本文对一起6kV厂用电配电盘故障报警情况进行了具体分析，结合报警现象，并通过电厂相关保护及故障录波等的监测手段对故障过程作出判断，并对该报警事件造成的影响进行分析。
0引言
电力是人们生活必不可少的能源，发电厂内厂用电的安全稳定运行对机组的稳定性及经济性至关重要。厂用电系统产生的报警、故障等异常运行状态对电能质量存在威胁，应及时进行处理，并排查解决，以保证电站及区域电网的稳定工况。
厂用电系统电气故障的排查一般通过电气相关保护、故障录波装置等监测手段对故障进行准确定位，再对症下药，排除故障。
1故障背景
2019年10月20日23时15分40.5秒，某电厂2#主控KIC系统中出现“2LHA004KA1”（“6kV厂用电配电盘故障”）信号报警。23时15分41.0秒，“2LHA004KA1”（“6kV厂用电配电盘故障”）报警信号消失。
1.2报警及录波记录
电厂人员对“2LHA004KA1”报警相关电气设备部分进行检查后发现：
（1）就地6kV配电盘2LHA、上游6kV配电盘2LGC、2LGC下游另一母线段9LGIA配电盘运行正常，2LHA/2LGC/9LGIA三段母线下游电动机、变压器等负荷运行正常，无异常报警；
（2）6kV配电盘2LHA母线电压互感柜2LHA001TU上的零序过电压继电器004XU存在动作记录；
（3）9LGIA100TU母线电压互感柜的零序过电压装置003XU的零序过电压I段保护存在动作记录；
（4）2#机组故障录波器2KKO001AR在故障时间段内有“2LHA Ub突变量启动”的记录；2#机组故障录波器2KKO001AR在故障时间段内有“2LGC 3U0突变量启动”的记录。
2电厂厂用电运行方式
2.1供电方式
电厂含有两台机组，1#机组和2#机组，两台机组均功率运行。厂用电运行方式如下图1，2LGC为2#机组6kV交流正常配电系统，2LHA为2#机组6kV交流应急配电系统，9LGIA为2#机组6kV交流共用配电系统。在报警发生时，2LHA和9LGIA并列运行，均为2LGC下游母线，由2LGC母线供电。
图1 厂用电供电方式
2.2母线保护配置
各6kV母线保护及定值如下表：
表1 6kV母线保护定值
3事件分析
3.1“2LHA004KA1”报警信号核查及原因分析
“2LHA004KA1”（“6kV配电盘故障”）报警信号由“2LHA001XK1”（2LHA进线盘柜、电动机馈线盘柜的“电气故障”信号形成组合报警）和“2LHA001XK2”（母线互感器柜“电压监视回路故障信号”）按照或门逻辑形成，如下图：
图2 2LHA004KA1报警逻辑图
（1）对“2LHA001XK1”信号进行核查
图3 2LHA001XK1信号回路图1 图4 2LHA001XK1信号回路图2 图5 “2LHA001XK2”信号回路图
“2LHA001XK1”信号为2LHA进线盘柜、电动机馈线盘柜的各自“电气故障”信号形成组合报警，上图为2LHA的进线配电柜二次接线图，通过中间继电器001XK和050XR（母线弧光保护继电器，仅进线柜含有）形成报警回路。
针对可能产生“2LHA001XK1”信号的各种原因进行核查：
现场检查2LHA进线柜内弧光保护未动作；检查2LHA进线柜及电动机馈线盘柜断路器状态正常；检查2LHA进线柜及电动机馈线盘柜内，综合保护装置未出现自检故障、且无报警和跳闸信号。因此认为“2LHA004KA1”信号不是由“2LHA001XK1”信号引起的。
（2）对“2LHA001XK2”信号进行核查
如图所示，“2LHA001XK2”信号为母线互感器柜中的“电压监视回路故障信号”，该信号由2LHA001TU配电柜内中间继电器001XK送至电站监控KIC系统，当001XK失电时，产生“2LHA001XK2”报警信号，从而引发“2LHA004KA1”报警。
检查现场低电压继电器001XU/002XU/003XU（用于2LHA母线低电压监视，定值70V，动作后导致“2LHA001XK2”报警），发现上述继电器均未发生动作。
检查现场零序过电压继电器004XU（用于监视2LHA母线零序过电压，定值15V，动作后导致“2LHA001XK2”报警），发现该继电器004XU在报警发生阶段有动作记录，可见图6。
因此认为“2LHA004KA1”信号是由2LHA母线段产生不平衡电压从而产生“2LHA001XK2”信号引起“2LHA004KA1”报警。
图7 2LHA母线三相电压不平衡波形图1
对故障时间段2LHA母线故障录波波形进行分析如下：
图8 2LHA母线三相电压不平衡波形图2
根据波形图，在“2LHA004KA1”报警时间段内，2LHA母线有三相电压不平衡的情况，不平衡时间段达到约0.52s，不平衡起止时间与时长均与KIC内报警时间段相吻合；且2LHA三相电压不平衡阶段内，A相电压有明显降低（最低值达到约5.14kV）、B相电压有明显升高（最大值达到约7.27kV），产生的最大零序电压3U0达到约22V（二次值），大于零序过电压继电器004XU的定值15V。
异常阶段结束后，2LHA母线电压恢复至正常、无畸变状态，零序过电压继电器004XU返回，报警“2LHA004KA1”消失。
根据上述分析，推断“2LHA004KA1”报警的原因为：2LHA母线真实出现三相电压不平衡，导致2LHA母线互感器柜的零序继电器004XU动作。
3.2 6kV母线2LGC动作情况分析
从机组故障录波器内，调取2LGC母线电压在报警阶段的波形文件，分析如下：
图8 2LHC母线三相电压不平衡波形图
可见，在“2LHA004KA1”报警时间段内，2LGC母线同样存在三相电压不平衡的情况，电压不平衡阶段内，A相电压有明显降低（最低值达到约5.07kV）、B相电压有明显升高（最大值达到约7.3kV），产生的最大零序电压3U0达到21.91V（二次值）。
3.3 6kV母线9LGIA动作情况分析
对在报警当日，与2LHA母线并列运行的9LGIA母线配电盘的相关运行、报警记录进行分析：
报警“2LHA004KA1”发生阶段，9LGIA100TU配电柜上，零序过电压装置003XU的零序过电压I段动作（定值15V，就地报警），表征9LGIA母线存在三相电压不平衡的现象，且不平衡电压值达到了003XU的零序I段动作值15V。
4原因分析
针对6kV厂用电母线2LGC/2LHA/9LGIA三相电压不平衡产生的原因，认为存在如下几种可能：
（1）下游负荷波动
三段母线下游所带负荷多为水泵等电动机（其中，2LGC母线上有负荷功率变化较大的机组主泵），当水流量等因素产生变化时，可能存在短时的功率、电压快速变化，引起母线电压不平衡等；
（2）厂用电负荷切换、投退操作
上述母线上，厂用电负荷的切换、投退操作可能产生母线电压的瞬时波动；
（3）区域电网波动
区域电网与本厂电压状况息息相关，其小幅波动有导致厂用电电压出现波动、不平衡运行等的可能。
5结论
通过上述分析，可判断出本次“6kV厂用电配电盘故障”的报警原因——6kV厂用电母线2LGC/2LHA/9LGIA真实存在三相电压不平衡的情况，不平衡时间维持较短，约为0.5s。随后不平衡电压消失，2LGC、2LHA、9LGIA母线段均运行正常，三相工作电压平衡，无相关配电盘报警等。
本次报警事件对应的厂用电电压短时波动属于正常现象，电厂相关保护均正确动作，且未产生跳闸信号，未引起机组相关安全系统动作，未对电厂运行造成影响。
参考文献：
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[2]王忠杰，苏龙.直流系统环网故障分析及查找方法讨论 山西电力，2017
[3]顾春术.600MW发电机组出口PT故障分析及解决方案，2016
论文作者:郝旭媛,褚楚,周项超,石昕
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/21
标签：母线论文; 相电压论文; 过电压论文; 故障论文; 配电盘论文; 不平衡论文; 信号论文; 《电力设备》2019年第15期论文;