棉花滩水电开发有限公司 福建龙岩 364000
摘要：2003年4月19日棉花滩水电厂发生一起由于事故照明用的UPS电源内部交流信号检测变压器的一次线圈故障引起交流串入直流而导致主变高压侧开关失灵保护误动的事故，事故具有特别的地方，现作深入的分析，以供读者参考并引以为戒。
关键词：失灵保护、直流系统、误动
0 前言
棉花滩水电工程是国家“九五”计划的重点工程，总装机容量为4×15万千瓦，1998年4月正式开工，同年9月实现大江截流，2000年12月水库下闸蓄水，2001年四台发电机组相继投产发电，主接线采用两机一变扩大单元接线，高压侧电压为220kV双母线的接线方式 。
1 事故前运行方式
事故前220kV系统按正常方式运行，主变中性点接点投#2主变，#1机带负荷130MW、#3机带负荷120MW、#2机刚开机带负荷100MW，厂用电、直流系统、UPS电源按系统正常方式运行。
2 异常简况及处理过程
2003年4月19日13：28，220kV母联21M开关A、B、C三相跳闸、#1发电机出口601开关、#2发电机出口602开关跳闸，#1、#2机组停机。查失灵保护屏1B：L1、L2、L3、Trip（跳闸灯）灯亮，无法手动复归；母联21M开关两组跳闸指示灯TA、TB、TC亮；220kV 211、213、21A、21B开关正常运行。厂房#1、#2发电机保护屏“失灵”动作灯亮。
有关技术人员接到异常通知后，立即进行检查：发现失灵保护屏直流电源对地有~220V的交流电压，且其他保护屏直流电源对地也有~220V的交流电压，经逐级排查，确定20kVA EUPS装置交流电源串入直流回路，导致直流有~220V交流电源串入，立即隔离该回路，测量直流母线对地没有交流电压，正对地直流电压为+110V，负对地直流电压为-109V，即恢复失灵保护的所有回路，失灵保护运行正常。
3 异常原因及分析
通过对20kVA UPS电源进行检查发现：20kVA UPS电源设备主板上的交流信号检测变压器的一次线圈接在隔离变压器的二次侧a相与地之间（见20kVA UPS系统原理图），交流信号检测变压器一次侧匝间严重短路，使UPS电源的隔离变压器的二次侧a相直接接地，造成交流~220V电压串入直流系统对地回路，由于主变保护屏至失灵保护屏电缆对地电容的较大，使失灵继电器启动回路中的开入回路流过交流电流，导致#1主变21A开关失灵保护误动。
我们知道，三相全波整流电路实际是由两套三相半波整流电路叠加组成，而三相半波整流又可由如下图进行等效：
图中Rg为a点对地电阻，RL为直流回路负载电阻，R＋为直流系统正对地电阻，R－为直流系统负对地电阻，e为隔离变压器的二次侧电势。
1）、当Rg远大于隔离变压器的二次侧内阻时，交流Uag=Ung=110V，且Rg远大于R－，直流系统中无交流电流流过，无交流串入直流现象。
2）、当Rg与R－相同量级时，直流系统中串入一定数量的交流电流，由于直流系统正负流过不同量的交流电流，导致的结果是直流系统中正负对地绝缘不平衡，在某些极端场合可能造成保护误动作。
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3）、当Rg接近于零时（即交流信号检测变压器一次侧匝间严重短路时），则交流220V电压均串入直流系统中，串入的交流电流的大小完全取决于直流系统的对地电阻，许多情况均可能造成保护误动。在本事故案例中，由于主变保护屏在地下厂房，离失灵保护的安装地点中控楼有300米的距离，由于长电缆对地电容的作用，使该回路的交流电流达到了失灵继电器的启动值，造成失灵保护的误动。
4 事故暴露问题及感想
1）、本次事故中，直接原因是交流信号检测变压器的一次线圈接在隔离变压器的二次侧a相与地之间造成的，使隔离变失去隔离的作用，虽然厂家负有不可推卸的责任，但由于此不正确接线，造成直流系统母线正、负极对地电压不平衡现象从投产至今长期存在（上述分析的第2种情况），没有引起足够重视，说明我们对深入检查分析问题不足，细节决定于成败的理念没有得到全面的贯彻，在今后生产工作中，对任何一个原因不明的小问题、都应引起足够的重视，要举一反三，深查到底。
2）、20kVA UPS、10kVA UPS装置与直流母线之间没有经过直流空开和直流绝缘监察巡检装置，违反直流配电屏技术规程，不利于直流系统失地的检查，说明国内厂家装置生产设计不规范；同时也说明我们对技术监督的全过程管理不足，图纸审核、安装调试、验收均存在不足，未能及时发现设备存在的隐患。
参考文献：
1.杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社，1988
2.贺家李，电力系统继电保护技术的现状与发展，中国电力，1999