引言
某2×125Mw火力發(fā)電廠采用發(fā)電機一變壓器一線路組單元接線,發(fā)電機為自并勵單元制機組,出口電壓為13.8kV。該廠勵磁系統(tǒng)(GEx-2503)采用自并勵靜止勵磁方式,勵磁電壓為466V,勵磁電流為2816A,連接在發(fā)電機機端的勵磁變壓器經(jīng)靜態(tài)可控硅整流裝置為發(fā)電機提供勵磁電源:配備了由勵磁變壓器、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、可控硅整流柜、滅磁及轉子過電壓保護柜、起勵裝置、分線柜等組成的起勵裝置。滅磁回路采用非線性電阻滅磁,滅磁開關為ABB生產(chǎn)的Dw10-600M。
勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分,而滅磁開關又是勵磁系統(tǒng)重要的組成部件之一,是接通和切斷勵磁裝置與發(fā)電機勵磁繞組關聯(lián)的唯一途徑。滅磁開關的可靠性和靈敏性直接影響到發(fā)電機組的安全可靠運行,當滅磁開關的繼電器、接觸器等元器件性能下降或二次控制回路發(fā)生故障,拒動或誤動都會給電廠運行系統(tǒng)帶來一定風險,造成經(jīng)濟損失。
2事故經(jīng)過
某日,機組接帶負荷90Mw,發(fā)電機勵磁系統(tǒng)運行正常。
09:41:35,DCs系統(tǒng)顯示"滅磁開關跳閘"狀態(tài)信號,發(fā)電機滅磁開關跳閘。
09:41:35.714,DCs系統(tǒng)顯示"AVRCHⅡ故障"狀態(tài)信號:勵磁調(diào)節(jié)器"低勵限制"動作,調(diào)節(jié)器通道I故障。
09:41:35.747,DCs系統(tǒng)顯示"AVRCHI故障":勵磁調(diào)節(jié)器"低勵限制"動作,調(diào)節(jié)器通道Ⅱ故障。
09:41:35,發(fā)變組保護A柜下層失磁保護11動作,發(fā)出信號。
09:41:35,發(fā)變組保護A柜下層失磁保護12動作,切換廠用電。
09:41:35.140,線路故障錄波器×××回線Ia、Ib、Ic、Io電流突變量啟動。
09:41:35.301,發(fā)變組保護A柜下層失磁保護14動作,機組解列。
2故障檢查
2.1保護裝置檢查
事故發(fā)生后,檢修人員對照失磁保護定值表1、保護出口邏輯圖1,對發(fā)變組保護A柜下層失磁11、12、14保護動作及故障錄波器動作進行分析,對發(fā)電機轉子及相關控制回路進行絕緣試驗。
(1)失磁保護11動作記錄:CPUA保護動作時間09:41:35.466,電阻R=9.6872Q:電抗X=-9.4805Q:轉子電壓vfd=9.1557V:發(fā)電機出口電壓Ug1=84.8402V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.3841V。CPUB保護動作時間09:41:35.816,電阻R=9.6879Q:電抗x=-9.4804Q:轉子電壓Vfd=8.9018V:發(fā)電機出口電壓Ug1=85.812V:系統(tǒng)電壓Uh1=
57.3878V。
根據(jù)失磁保護11動作邏輯,正確動作,出口發(fā)信。
(2)失磁保護12動作記錄:CPUA保護動作時間09:41:36.463,電阻R=6.2689Q:電抗x=-8.5278Q:轉子電壓Vfd=8.8509V:發(fā)電機出口電壓Ug1=82.1698V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.3846V。CPUB保護動作時間09:41:36.819,電阻R=6.2071Q:電抗x=-8.478Q:轉子電壓Vfd=8.8509V:發(fā)電機出口電壓Ug1=82.2338V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.4986V。
根據(jù)失磁保護12動作邏輯,正確動作,出口切廠用電源。
(3)失磁保護14動作記錄:CPUA保護動作時間09:41:37.059,電阻R=5.3611Q:電抗x=-8.0322Q:轉子電壓Vfd=7.6301V:發(fā)電機出口電壓Ug1=81.2232V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.2055V。CPUB保護動作時間09:41:37.408,電阻R=5.3853Q:電抗x=-8.0321Q:轉子電壓Vfd=7.6301V:發(fā)電機出口電壓Ug1=81.1849V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.2692V。
根據(jù)失磁保護14動作邏輯,正確動作,出口跳主變高壓側開關,聯(lián)跳汽輪機。
(4)故障錄波器動作情況為:時間09:41:37.139,×××回線Ia、Ib、Ic、Io電流突變量啟動,故障前錄波數(shù)據(jù)Ia=3.642A,Ib=3.658A,Ic=3.653A,Io=0.031A:故障后錄波數(shù)據(jù)Ia=1.778A,Ib=0.469A,Ic=0.004A,Io=1.391A,正序電流突變量定值為0.7A:零序電流突變量定值為1A,從故障錄波數(shù)據(jù)分析,Ia、Ib、Ic、Io突變量啟動均為正確動作。
(5)用1000V搖表對發(fā)電機轉子進行絕緣和直流電阻試驗,絕緣電阻大于0.5MQ,直流電阻125mQ,試驗合格。
(6)檢查發(fā)變組保護A至滅磁開關跳閘線圈控制電纜接線,接線緊固,未松動:用500V搖表對控制電纜進行對地絕緣試驗,絕緣電阻大于0.5MQ,試驗合格。檢查發(fā)變組保護A柜接地線絕緣良好,未見異常。
2.2DCs信號檢查及勵磁系統(tǒng)220V直流電源檢查檢修人員對DCs程控系統(tǒng)相關指令及模塊進行檢查。(1)檢查DCs至滅磁開關分合閘指令信號,未見異常。(2)檢查DCs至滅磁開關分合閘指令控制模塊,接
線緊固,絕緣良好。
(3)檢查勵磁系統(tǒng)220V直流電源,存在負極接地異常現(xiàn)象,負極對地電壓:0V。檢修人員隨即采用拉路法查找直流電源段接地負荷,發(fā)現(xiàn)一處事故照明負極接地。
2.3勵磁系統(tǒng)靜態(tài)試驗及滅磁開關二次控制回路檢查
(1)檢查滅磁開關至發(fā)變組保護A柜二次控制電纜屏蔽線,接地良好,未見異常。
(2)檢查滅磁開關至勵磁調(diào)節(jié)器柜二次控制電纜屏蔽線,發(fā)現(xiàn)二次電纜屏蔽線只在滅磁開關柜接地,未將調(diào)節(jié)器屏與滅磁開關柜同時接地,不符合反措及規(guī)范要求。
(3)檢查滅磁開關二次跳閘回路接線,通過圖2可知,分閘回路跳閘線圈Y01回路是通過接觸器MK、延時繼電器K2動作來完成跳閘。檢修人員對延時繼電器K2進行動作電壓測試,Uv=9V。延時繼電器K2選型為AC/DC24~240V,最小動作電壓應為13.2V,不滿足動作電壓應為額定電源電壓的55%~70%的反措要求。
(4)勵磁系統(tǒng)靜態(tài)試驗,對勵磁調(diào)節(jié)器進行開入開出檢查,勵磁通道I、I所有開關量狀態(tài)及信號正常,模擬量采集準確:聯(lián)鎖回路聯(lián)跳正常:滅磁開關就地/遠方合跳正常:#1~#3功率柜報警信號輸出正確:風機啟停回路正確,且控制電源可靠切換:自動/手動起勵動作正確,起勵保險與電阻配置合適。
3跳閘原因分析
從檢查中可以確定:
(1)滅磁開關沒有收到來自DCs系統(tǒng)的分閘信號、發(fā)變組保護A柜出口信號。
(2)相關跳閘二次回路接線均緊固,絕緣良好。
(3)一處事故照明負極接地,造成接帶勵磁系統(tǒng)220V直流電源的母線負極對地電壓為0V。
(4)滅磁開關至勵磁調(diào)節(jié)器柜二次控制電纜屏蔽線不符合反措及規(guī)范要求。
(5)延時繼電器K2(AC/DC24~240V)動作電壓Uv=9V,不滿足動作電壓應為額定電源電壓的55%~70%的規(guī)定。
(6)勵磁系統(tǒng)重要元器件未定期進行動作性能試驗,電氣技術人員對勵磁系統(tǒng)重要設備相關技術參數(shù)、行業(yè)反措標準要求掌握不全,對能夠?qū)е聹绱砰_關誤跳閘的危險辨識不清。
綜上所述,導致此次滅磁開關誤跳閘的原因為延時繼電器K2直流輸入回路存在電源擾動,延時繼電器K2選型不滿足反措技術要求,抗干擾性能差,發(fā)生誤動作。
4防范措施
(1)根據(jù)生產(chǎn)廠家技術人員建議,更換滅磁開關分閘回路中的繼電器K2(DC220V),動作電壓滿足220V×55%=121V的反措要求。(2)勵磁系統(tǒng)相關二次控制回路電纜屏蔽線全部改為雙股線,確保接地可靠,提高設備、控制回路電纜抗干擾性。(3)對重要系統(tǒng)直流控制電源加強點檢、監(jiān)測,及時消除故障隱患。(4)對現(xiàn)場事故照明電源進行改造,在直流電源與事故照明負荷之間加裝UPS電源,將事故照明電源由直流電改為交流電。(5)對發(fā)變組重要輔助元器件制定檢修計劃表,定期進行性能試驗,更換不符合技術要求的繼電器等。
5結語
勵磁系統(tǒng)作為發(fā)電機的重要組成部分,正確的操作和使用非常重要。進口滅磁開關在勵磁系統(tǒng)中被廣泛應用,這次對滅磁開關誤跳閘現(xiàn)象分析、事故原因查找等,一定程度上暴露出電氣相關技術人員對進口設備技術參數(shù)、性能掌握不全,對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)相關技術資料、國家行業(yè)標準學習不夠的問題。在今后的工作中,要加強對重要系統(tǒng)原理及設備維護技術的學習,提高專業(yè)技能:對重要系統(tǒng)接觸器、繼電器進行周期性性能測試,利用機組檢修校驗動作值,避免類似故障事件再次發(fā)生。
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