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[摘 要]通过某电厂6kV电动机FC开关熔断器裸露金属部分与直流插件破损套管接触，引起6kV系统谐振、接地，交流串入直流回路，导致开关误动的原因分析，明确了根本原因是开关控制回路对地分布电容大，串入交流后，容抗小，开关跳、合闸线圈动作电压低，交流电经电容与开关跳、合闸线圈构成通路，开关误动，并提出预防措施。
[关键词]交流串入直流 分布电容大 开关误动 原因分析 预防
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0273-02
前言
火力发电厂中，110V直流电源因输出电压恒定，不周期性变化，通常作为继电保护、自动装置、信号回路以及断路器分、合闸出口继电器控制电源等。当前微机继电保护装置各继电器动作功率小、低电位下动作迅速。跳、合闸回路电缆较长，对地分布电容大，恒定的直流电压下，电容相当于开路状态，储存的电荷不会释放掉。交流电输出电压通常做正弦周期性变化的，对分布电容大回路，当有足够大电压等级的交流电通过时，正弦电压正周期内电容充电，负周期内电容放电，相当于交流电作用下电容容抗小，容易使动作功率小的继电器动作，极易引起开关误动作。
1 事故概述
某电厂装机容量为6×200MW，2012年5月开始进行 3、4号机组脱硫系统工程改造，发电机出口各新增了一台高压脱硫变压器，发电组保护同时进行了改造，2012年8月16日3号机组并网发电。8月22日2时50分机组正常运行，有功功率125MW，发电机定子电压15856V，定子电流4761A，转子电压220V，转子电流1075A。4号机组改造停运，4号机组6kVⅣA、ⅣB段送电备用的负荷有：二期5号除灰空压机，4号炉1号、2号送风高、低速电机，2号循环水泵高速电机，4号炉1号、2号磨煤機、1号排粉机，4号炉1号、2号引风机电机。
2012年8月22日2时57分8秒至13秒期间，4号机组DCS中来“6kVIVB段母线有谐波”、“6kV B分支进线PT接地报警”。2时57分18秒，3号机组DCS来“4013开关跳闸”、“3号发变组第二组保护出口动作”光字牌;4号机组1号磨煤机、2号循环水泵高速、2号送风机高速开关同时合闸电机自启动。2时59分57 秒3号汽轮机手动打闸，3号机组停机。3号发变组保护屏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屏均无保护跳闸出口信号及异常报警，3号发变组一次系统所属设备运行正常。
2 开关误动原因分析
2.1 开关误动初步分析
新电力行业标准继电保护反事故措施中要求“双套保护直流电源必须取自不同直流系统”，其目的是为了防止一路直流电源故障消失，另一路继续供电，保护装置可靠动作。为落实这一要求，该发电厂3、4号发变组保护换型改造时，将3号机组110V直流电源作为3号发变组A套微机保护装置及第一组控制回路直流电源，将4号机组110V直流电源作为3号发变组B套保护装置及第二组控制回路的电源。
事件发生后，经查找6kVⅣB段谐振及A相接地原因为二期5号除灰空压机FC电源开关处接地，将开关停电，发现该开关二次插件PVC防护管与开关A相一次保险端部导电部位接触，且插件端部PVC防护管对开关柜体放电，造成6kVⅣB段谐振及A相接地。又因5号除灰空压机电源开关二次插件端部护套与开关本体发生间歇性放电，导致插件端头二次线烧损，插头内124号线被烧露出铜芯，且此开关A相对箱体放电时弧光电阻两端电压在放电瞬间一端通过5号除灰空压机开关二次插件124号铜芯线、DL常闭接点、102号线串入4号机110V直流系统负极中，另一端通过箱体接地，构成等效的交流电源（如图1）。这里R弧光是对地放电产生弧光电阻，其两端电压等效为交流电源AC串入110V直流负极。
查阅4号机组故障录波器波形，初期5号除灰空压机FC电源开关初期产生弧光只对箱体放电时造成6kVⅣB段谐振，之后二次插件124号铜芯被弧光烧裸露后较小的弧光电阻两端交流电压串入110V直流负极后，3号机组开关跳闸，4号机组3台电动机自启动，同时因交流电压过高，导致了2号循环水泵高速电源开关控制回路中跳闸位置继电器TWJ线圈负极接线端子绝缘击穿， 4号机110V直流负极接地。最后6kVⅣB段A相完全接地。
2.2 3号发变组主开关跳闸原因具体分析
由于3号发变组4013开关跳闸线较长（其电缆来自一期网控母差屏、安稳屏Ⅱ和失灵保护屏等，长度约400米），电缆对地分布电容较大，交流电时容抗小，当交流电串入时，通过3号发变组操作箱第二组跳闸回路负极102Ⅱ，经过21TJR，22TJR，23TJR跳闸继电器线圈，在133Ⅱ点通过分布电容注入大地，此回路构成通路，导致操作箱中21TJR、22TJR、23TJR出口继电器动作，3号发变组4013开关跳闸。
2.3 4号机三台6kV厂用电动机电源开关误合闸原因具体分析
2.3.1 2号循环水泵高速电源开关合闸原因分析
2号循环水泵高速电源开关自动合闸后，4号机110V直流负极接地，查为开关控制回路跳闸位置继电器TWJ线圈负极接地。分析认为交流电进入4号机110V直流系统后，将2号循环水泵高速电源开关控制回路中跳闸位置继电器TWJ线圈负极接线端子绝缘击穿，导致4号机110V直流负极接地。由于跳闸位置继电器TWJ安装于开关合闸回路（监视合闸回路完好），线圈负极接线端子与开关合闸线圈相连。交流电经开关辅助闭接点（S1、S12接点闭合）和合闸线圈Y9注入大地，导致开关合圈线圈励磁，开关合闸。
2.3.2 1号送风高速、1号磨煤机两台开关合闸原因
事件发生后，查阅4号机检修期间厂用6kV电源开关合闸电压试验记录，发现1号送风高速、1号磨煤机电源开关合闸电压最低，为40V，其他开关合闸电压均大于45V。分析原因当交流电进入4号机110V直流系统负极102线后，经过开关辅助接点S12、S1、合闸线圈Y1及闭合的K1接点和二次电缆105点分布电容C注入大地，因1号送风高速、1号磨煤机电源开关合闸电压40V最低，合闸线圈起动功率最小，因此造成1号送风高速、1号磨煤机两台开关自动合闸。而其他开关合闸线圈合闸电压较高（大于45V），起动功率较大，此回路电流（电容电流）不足以让合闸线圈励磁，未受到干扰（见附图4）。 3 事后处理与预防
出现6kV系统谐振，接地，交流电串入110V直流回路，110V直流系统接线端子处击穿接地，3号机组跳闸、4号机组6kV 3个电动机自启动，一系列的问题导致了严重后果，必须查找隐患及原因，此次事件直接原因是3、4号机组6kV系统各FC开关质量问题，其开关一次保险端部金属部位无隔板，直接裸露在外，再者二次插件PVC防护管套、脱落损坏，且直接接触到裸露的6kV 一次保险金属端头，再由于长期套管卫生不清洁，最终导致6kV 开关A相保险处对防护管套及箱体放电，导致一系列问题发生。
为防止交流电串入直流回路事件再次发生，将3、4号机组6kV所有FC开关进行了排查及改造，将所有3、4号机组6kV FC开关一次保险处上下加装防护绝缘隔板，将原护线管固定夹改为Ω形固定夹（见图5），牢固锁住护线管，有效避免护线管发生形变脱落，避免二次插件与开关一次保险裸露部位接触，杜绝不安全事件的发生。重新排查各开关分、合出口继电器，对启动电压低，动作功率小的出口继电器加以更换处理。
加强电气设备的检修工艺质量，严格按工艺流程对各部件进行检修，重视电气设备二次部分的检修，检查二次线与一次带电部位的安全距离，二次回路的绝缘以及二次插头、插座是否清洁、完整、无损伤，二次端子接线是否可靠牢固，二次线脱落后能否触及一次带电部位、开关的二次线防护套管是否完整，有无破损，与插头接触是否牢靠等，加大检修过程中质量验收，确保修后设备的安全稳定运行。
4 结束語
交流串入110V直流回路引起的事故是严重的，要严防交流电混入直流电中。通过上述分析，明确了引起开关误动主要原因是跳闸、合闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，直流回路串入交流电压，电容放电或者电容容抗小，使跳闸、合闸出口继电器动作，从而引起开关误动作，全面查找隐患防止交流电串入直流回路。另外在跳闸、合闸回路中加装大功率继电器，能够提高出口继电器交流电压启动电压值，进而防止跳闸、合闸出口继电器的误动。
参考文献
[1]孟凡超，高志强，杨书东 .交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析.2007.
[2]曹景玉，郑文敬，田峰 . 交流混串入直流回路引起开关跳闸的原因分析及防范.电力安全技术2010年第11期
[关键词]交流串入直流 分布电容大 开关误动 原因分析 预防
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0273-02
前言
火力发电厂中，110V直流电源因输出电压恒定，不周期性变化，通常作为继电保护、自动装置、信号回路以及断路器分、合闸出口继电器控制电源等。当前微机继电保护装置各继电器动作功率小、低电位下动作迅速。跳、合闸回路电缆较长，对地分布电容大，恒定的直流电压下，电容相当于开路状态，储存的电荷不会释放掉。交流电输出电压通常做正弦周期性变化的，对分布电容大回路，当有足够大电压等级的交流电通过时，正弦电压正周期内电容充电，负周期内电容放电，相当于交流电作用下电容容抗小，容易使动作功率小的继电器动作，极易引起开关误动作。
1 事故概述
某电厂装机容量为6×200MW，2012年5月开始进行 3、4号机组脱硫系统工程改造，发电机出口各新增了一台高压脱硫变压器，发电组保护同时进行了改造，2012年8月16日3号机组并网发电。8月22日2时50分机组正常运行，有功功率125MW，发电机定子电压15856V，定子电流4761A，转子电压220V，转子电流1075A。4号机组改造停运，4号机组6kVⅣA、ⅣB段送电备用的负荷有：二期5号除灰空压机，4号炉1号、2号送风高、低速电机，2号循环水泵高速电机，4号炉1号、2号磨煤機、1号排粉机，4号炉1号、2号引风机电机。
2012年8月22日2时57分8秒至13秒期间，4号机组DCS中来“6kVIVB段母线有谐波”、“6kV B分支进线PT接地报警”。2时57分18秒，3号机组DCS来“4013开关跳闸”、“3号发变组第二组保护出口动作”光字牌;4号机组1号磨煤机、2号循环水泵高速、2号送风机高速开关同时合闸电机自启动。2时59分57 秒3号汽轮机手动打闸，3号机组停机。3号发变组保护屏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ屏均无保护跳闸出口信号及异常报警，3号发变组一次系统所属设备运行正常。
2 开关误动原因分析
2.1 开关误动初步分析
新电力行业标准继电保护反事故措施中要求“双套保护直流电源必须取自不同直流系统”，其目的是为了防止一路直流电源故障消失，另一路继续供电，保护装置可靠动作。为落实这一要求，该发电厂3、4号发变组保护换型改造时，将3号机组110V直流电源作为3号发变组A套微机保护装置及第一组控制回路直流电源，将4号机组110V直流电源作为3号发变组B套保护装置及第二组控制回路的电源。
事件发生后，经查找6kVⅣB段谐振及A相接地原因为二期5号除灰空压机FC电源开关处接地，将开关停电，发现该开关二次插件PVC防护管与开关A相一次保险端部导电部位接触，且插件端部PVC防护管对开关柜体放电，造成6kVⅣB段谐振及A相接地。又因5号除灰空压机电源开关二次插件端部护套与开关本体发生间歇性放电，导致插件端头二次线烧损，插头内124号线被烧露出铜芯，且此开关A相对箱体放电时弧光电阻两端电压在放电瞬间一端通过5号除灰空压机开关二次插件124号铜芯线、DL常闭接点、102号线串入4号机110V直流系统负极中，另一端通过箱体接地，构成等效的交流电源（如图1）。这里R弧光是对地放电产生弧光电阻，其两端电压等效为交流电源AC串入110V直流负极。
查阅4号机组故障录波器波形，初期5号除灰空压机FC电源开关初期产生弧光只对箱体放电时造成6kVⅣB段谐振，之后二次插件124号铜芯被弧光烧裸露后较小的弧光电阻两端交流电压串入110V直流负极后，3号机组开关跳闸，4号机组3台电动机自启动，同时因交流电压过高，导致了2号循环水泵高速电源开关控制回路中跳闸位置继电器TWJ线圈负极接线端子绝缘击穿， 4号机110V直流负极接地。最后6kVⅣB段A相完全接地。
2.2 3号发变组主开关跳闸原因具体分析
由于3号发变组4013开关跳闸线较长（其电缆来自一期网控母差屏、安稳屏Ⅱ和失灵保护屏等，长度约400米），电缆对地分布电容较大，交流电时容抗小，当交流电串入时，通过3号发变组操作箱第二组跳闸回路负极102Ⅱ，经过21TJR，22TJR，23TJR跳闸继电器线圈，在133Ⅱ点通过分布电容注入大地，此回路构成通路，导致操作箱中21TJR、22TJR、23TJR出口继电器动作，3号发变组4013开关跳闸。
2.3 4号机三台6kV厂用电动机电源开关误合闸原因具体分析
2.3.1 2号循环水泵高速电源开关合闸原因分析
2号循环水泵高速电源开关自动合闸后，4号机110V直流负极接地，查为开关控制回路跳闸位置继电器TWJ线圈负极接地。分析认为交流电进入4号机110V直流系统后，将2号循环水泵高速电源开关控制回路中跳闸位置继电器TWJ线圈负极接线端子绝缘击穿，导致4号机110V直流负极接地。由于跳闸位置继电器TWJ安装于开关合闸回路（监视合闸回路完好），线圈负极接线端子与开关合闸线圈相连。交流电经开关辅助闭接点（S1、S12接点闭合）和合闸线圈Y9注入大地，导致开关合圈线圈励磁，开关合闸。
2.3.2 1号送风高速、1号磨煤机两台开关合闸原因
事件发生后，查阅4号机检修期间厂用6kV电源开关合闸电压试验记录，发现1号送风高速、1号磨煤机电源开关合闸电压最低，为40V，其他开关合闸电压均大于45V。分析原因当交流电进入4号机110V直流系统负极102线后，经过开关辅助接点S12、S1、合闸线圈Y1及闭合的K1接点和二次电缆105点分布电容C注入大地，因1号送风高速、1号磨煤机电源开关合闸电压40V最低，合闸线圈起动功率最小，因此造成1号送风高速、1号磨煤机两台开关自动合闸。而其他开关合闸线圈合闸电压较高（大于45V），起动功率较大，此回路电流（电容电流）不足以让合闸线圈励磁，未受到干扰（见附图4）。 3 事后处理与预防
出现6kV系统谐振，接地，交流电串入110V直流回路，110V直流系统接线端子处击穿接地，3号机组跳闸、4号机组6kV 3个电动机自启动，一系列的问题导致了严重后果，必须查找隐患及原因，此次事件直接原因是3、4号机组6kV系统各FC开关质量问题，其开关一次保险端部金属部位无隔板，直接裸露在外，再者二次插件PVC防护管套、脱落损坏，且直接接触到裸露的6kV 一次保险金属端头，再由于长期套管卫生不清洁，最终导致6kV 开关A相保险处对防护管套及箱体放电，导致一系列问题发生。
为防止交流电串入直流回路事件再次发生，将3、4号机组6kV所有FC开关进行了排查及改造，将所有3、4号机组6kV FC开关一次保险处上下加装防护绝缘隔板，将原护线管固定夹改为Ω形固定夹（见图5），牢固锁住护线管，有效避免护线管发生形变脱落，避免二次插件与开关一次保险裸露部位接触，杜绝不安全事件的发生。重新排查各开关分、合出口继电器，对启动电压低，动作功率小的出口继电器加以更换处理。
加强电气设备的检修工艺质量，严格按工艺流程对各部件进行检修，重视电气设备二次部分的检修，检查二次线与一次带电部位的安全距离，二次回路的绝缘以及二次插头、插座是否清洁、完整、无损伤，二次端子接线是否可靠牢固，二次线脱落后能否触及一次带电部位、开关的二次线防护套管是否完整，有无破损，与插头接触是否牢靠等，加大检修过程中质量验收，确保修后设备的安全稳定运行。
4 结束語
交流串入110V直流回路引起的事故是严重的，要严防交流电混入直流电中。通过上述分析，明确了引起开关误动主要原因是跳闸、合闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，直流回路串入交流电压，电容放电或者电容容抗小，使跳闸、合闸出口继电器动作，从而引起开关误动作，全面查找隐患防止交流电串入直流回路。另外在跳闸、合闸回路中加装大功率继电器，能够提高出口继电器交流电压启动电压值，进而防止跳闸、合闸出口继电器的误动。
参考文献
[1]孟凡超，高志强，杨书东 .交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析.2007.
[2]曹景玉，郑文敬，田峰 . 交流混串入直流回路引起开关跳闸的原因分析及防范.电力安全技术2010年第11期