一起电厂厂用电快切装置误动的分析
梅山钢铁公司热电厂、梅山钢铁公司能源环保部的研究人员王志龙、霍静，在2018年第2期《电气技术》杂志上撰文指出，电厂厂用电快速切换装置现已得到了广泛应用，介绍了某电厂一起直流系统失电导致厂用电快切装置误动作而造成的事故，分析了MFC2000-2型厂用电快切装置误动的原因，并提出了对应的解决方案。
直流系统在电力系统的生产运行中，有着举足轻重的作用。为电气设备的自动装置、控制系统、保护系统，甚至是发电机组事故状态下的润滑油动力系统等众多设备提供电源，是发电厂、变电所维持正常生产的基础。因此直流系统发生故障对于电力系统的生产运行将造成极大影响。
文章通过一起直流系统失电导致的开关误动进行分析，阐述了直流系统对于生产运行的重要性，提出了直流系统改造过程中的几点注意事项。
1 事故经过及影响
1.1 事故经过
2017年5月某电厂对二期直流系统进行升级改造，5月15日改造施工结束，检修人员申请将改造期间移至临时电源的直流馈线逐一短时断电，移至新系统供电。
根据需要检修人员分别在临时电源馈电屏、新系统馈电屏负责断电和接线工作，电气值班人员分别在控制屏、新系统馈电屏及继电保护室负责操作和监护工作；值长负责监护和操作发令。所有信息采用对讲机联络。
10:05工作开始，当进行到“6kVⅢ段快切屏”电源操作时，值长发令给电气值班人员“停用‘6kVⅢ段快切’”指令，电气值班人员未操作，6kVⅢ段快切屏电源消失，事故报警，6kVⅢ段备用电源631开关红灯闪光，6kVⅢ段进线633开关、6kVⅢ段备用电源631开关电流均为800A左右。
值长经确认6kVⅢ段备用电源631开关系误动作，手动断开该备用电源开关，恢复正常运行方式，并暂停改造调试工作。
图1 系统接线图
1.2事故影响
此次备用电源631开关误合闸，未造成任何设备停运，且未影响电厂生产系统的正常运行，属险肇事故，但备用电源开关合闸后，工作电源开关未断开，存在逻辑错误；备用电源开关合闸后，两个不同电气系统合环运行，合环电流800A左右。
该备用电源核定负荷电流900A，存在过电流风险，由于两不同系统间不经同期装置进行的合闸操作，其合闸电流大小取决于两系统间的电压差、相角差大小，一旦合环电流超过过电流保护定值，本侧工作、备用两电源开关均无法操作，将造成上级开关越级跳闸，存在扩大事故影响范围的风险。
另外，若此次误动发生在工作电源开关上，工作电源进线633开关跳闸，此时备用电源开关将无法合闸，将发生6kVⅢ段失电的生产事故，而该母线上的负荷包括锅炉辅机、汽机辅机、给水泵电源、循环水泵电源等重要负荷，一旦失电，必将造成停机、停炉等重大生产事故。
2 故障查找及分析
经查该事故是在值长发令给电气值班人员，要求“停用‘6kVⅢ段快切’”时，临时电源馈电屏处检修人员误认为是停用“6kVⅢ段快切屏”电源，故直接拉开该馈线电源开关，导致快切装置失电，此时快切并未停用，备用电源开关合闸。
2.1 备用电源开关控制回路分析
如图2,631开关合闸回路中：
SV：快切投退转换开关；
SA：631开关分合闸转换开关；
SW：开关小车试验位置限位开关；
YW：开关小车工作位置限位开关；
KCP：631开关微机保护装置；
S1：储能开关；
S2、S3：631开关辅助出开关。
此次故障系6kVⅢ段快切屏失电导致，且整个过程中KCP未失电，其他转换开关、限位开关等均未进行任何操作，故怀疑故障出现在MFC2000-2微机型厂用电快速切换装置。
图2 备用电源631开关控制回路图
2.2 快切装置简介
该备用电源快切装置选用的是东大金智电气自动化有限公司生产的MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置。
该装置兼有正常手动切换、事故切换和不正常情况切换功能；兼有快速切换、同期捕捉和残压切换功能，其中同期捕捉切换采用恒定越前时间和恒定越前相角两种方法；兼有并联、串联和同时切换功能。同时具备保护闭锁、出口闭锁；低压减载；自动投入后加速保护；支电流录波；后备电源失电、PT断线、开关位置异常（去耦合）等监测保护功能。
关于装置失电，该装置说明书中提到：该装置具有装置开关电源输出的＋5V，±15V，＋24V任一路失电都将引起工作异常，特设电压监视回路，一旦失电立即报警，该功能独立于CPU工作。但未提及全部直流电源消失时的装置闭锁情况。
2.3 故障点确认
经查,快切装置输出一副开关量接点至备用开关合闸回路,对应于装置背板47、48两端子（如图3）
图3 装置背板端子图
装置正常运行期间，测47、48两端子之间电压220V，48号端子对地电压-110V；装置电源断电后，测47、48两端子之间电压为0V，48号端子对地电压+110V。即装置电源消失后，47、48号端子对应的装置内部接点闭合，导致备用电源合闸回路导通，开关合闸。
为验证该故障是否属单一装置问题，选取同型号、同版本的快切装置进行检测，检测结果相同。虽与生产厂家沟通，但未得到明确答复，因此怀疑该故障属此装置通用Bug。虽然该装置对于部分模块失电具有闭锁功能，但是对于装置直流电源全部消失，闭锁功能无效。
按照装置说明书所载，将装置开关电源输出的＋5V，±15V，＋24V任一路分别断电，装置均能发出正确报警，且测量背板所有输出端子，均无异常，能够正常避免误动作。
3 改进措施
经查该电厂目前共有2套同型号厂用电快速切换装置正在运行，但该装置已运行十余年，已列入年度技术改造计划，将对上述快切装置整体改造，更换新型号的切换装置，消除上述故障。短期内采取临时措施预防此类事故发生。
3.1开关合闸回路串辅助接点
在备用电源BZT合闸回路串入工作电源开关常闭辅助接点（如图4），在辅助接点处并联一手动切换压板，用于快切装置的并联、同时切换，确保装置失电时，备用电源开关不会误动作合闸。
图4合闸回路串入工作电源开关常闭辅助触点及手动切换压板
3.2制定临时操作提示卡
在运行值班岗位制定临时操作提示卡，要求在装置改造完成前，直流屏改路馈线不得操作，如需停电，必须得到值长同意，若发生直流接地进行馈线试拉，必须先停用装置快切，取下工作电源、备用电源的分、合闸出口连接片，试拉完成后，投入快切装置，但需经检修人员用高阻万用表测试出口连接片两端无电压后，方可放上工作电源、备用电源的分、合闸出口连接片。
4 直流系统改造过程中需注意的问题
虽然此次装置误动并未造成重大生产事故，甚至未对生产造成任何影响，但该事故也暴露了在改造施工过程中存在的管理、操作等问题。因此在电站直流系统改造过程中，一定要注意以下几方面的问题：
1）改造前对老直流系统进行检查，查清老系统各馈线所带负荷情况，馈线电源末端分支情况，并做好详细的负荷列表。
2）重要馈线做好电源转接，事先选取一个临时馈电屏，将一些安全阀、气动阀、重要的保护装置等直流失电可能造成生产事故的负荷，并接至临时馈电屏，改造结束后再移回。
3）改造开始前制定详细的方案、作业指导书、事故预案，并要求相关人员熟知、考试。
4）直流系统停、送电操作，按改造方案要求，专人指挥、专人操作、专人记录。
5）改造完成后，立即整理出详细的负荷分配图纸。
6）对直流供电的新设备，投用前必须做断电试验，检查直流失电过程中，设备各输入、输出接口的变化情况，避免该厂用电备用电源快速切换装置存在的类似问题再次发生。
4 结论
电站直流系统，极少提供动力电源，主要以控制、保护系统应用为主，一般性故障，可做简单处理坚持运行，一旦直流系统停电，将对站内设备造成重大影响，甚至造成停机、停炉乃至设备损坏等重大生产事故。在直流系统改造过程中，必须做到谨慎、细致，确保万无一失。
通过对此次直流系统失电导致快切装置误动作的险肇事故分析可以发现，快切装置生产厂家已经对直流失电采取了多项防范措施，但仍然难免存在极个别的BUG，在直流系统改造，甚至直流系统馈线操作过程中，必须要事先做好预防措施，对新设备投运前，除必做的出厂试验外，还应采用尽可能多的方式对设备进行考验，避免正式投运后给运行和维护带来麻烦。