發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)誤跳閘的故障原因分析及處理

引言

某2×125Mw火力發(fā)電廠采用發(fā)電機(jī)一變壓器一線路組單元接線,發(fā)電機(jī)為自并勵(lì)單元制機(jī)組,出口電壓為13.8kV。該廠勵(lì)磁系統(tǒng)(GEx-2503)采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式,勵(lì)磁電壓為466V,勵(lì)磁電流為2816A,連接在發(fā)電機(jī)機(jī)端的勵(lì)磁變壓器經(jīng)靜態(tài)可控硅整流裝置為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電源:配備了由勵(lì)磁變壓器、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置、可控硅整流柜、滅磁及轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)柜、起勵(lì)裝置、分線柜等組成的起勵(lì)裝置。滅磁回路采用非線性電阻滅磁,滅磁開關(guān)為ABB生產(chǎn)的Dw10-600M。

勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分,而滅磁開關(guān)又是勵(lì)磁系統(tǒng)重要的組成部件之一,是接通和切斷勵(lì)磁裝置與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組關(guān)聯(lián)的唯一途徑。滅磁開關(guān)的可靠性和靈敏性直接影響到發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行,當(dāng)滅磁開關(guān)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(dòng)或誤動(dòng)都會(huì)給電廠運(yùn)行系統(tǒng)帶來一定風(fēng)險(xiǎn),造成經(jīng)濟(jì)損失。

2事故經(jīng)過

某日,機(jī)組接帶負(fù)荷90Mw,發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行正常。

09:41:35,DCs系統(tǒng)顯示"滅磁開關(guān)跳閘"狀態(tài)信號(hào),發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘。

09:41:35.714,DCs系統(tǒng)顯示"AVRCHⅡ故障"狀態(tài)信號(hào):勵(lì)磁調(diào)節(jié)器"低勵(lì)限制"動(dòng)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(lì)磁調(diào)節(jié)器"低勵(lì)限制"動(dòng)作,調(diào)節(jié)器通道Ⅱ故障。

09:41:35,發(fā)變組保護(hù)A柜下層失磁保護(hù)11動(dòng)作,發(fā)出信號(hào)。

09:41:35,發(fā)變組保護(hù)A柜下層失磁保護(hù)12動(dòng)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(dòng)。

09:41:35.301,發(fā)變組保護(hù)A柜下層失磁保護(hù)14動(dòng)作,機(jī)組解列。

2故障檢查

2.1保護(hù)裝置檢查

事故發(fā)生后,檢修人員對(duì)照失磁保護(hù)定值表1、保護(hù)出口邏輯圖1,對(duì)發(fā)變組保護(hù)A柜下層失磁11、12、14保護(hù)動(dòng)作及故障錄波器動(dòng)作進(jìn)行分析,對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及相關(guān)控制回路進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。

(1)失磁保護(hù)11動(dòng)作記錄:CPUA保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:35.466,電阻R=9.6872Q:電抗X=-9.4805Q:轉(zhuǎn)子電壓vfd=9.1557V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=84.8402V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.3841V。CPUB保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:35.816,電阻R=9.6879Q:電抗x=-9.4804Q:轉(zhuǎn)子電壓Vfd=8.9018V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=85.812V:系統(tǒng)電壓Uh1=

57.3878V。

根據(jù)失磁保護(hù)11動(dòng)作邏輯,正確動(dòng)作,出口發(fā)信。

(2)失磁保護(hù)12動(dòng)作記錄:CPUA保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:36.463,電阻R=6.2689Q:電抗x=-8.5278Q:轉(zhuǎn)子電壓Vfd=8.8509V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=82.1698V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.3846V。CPUB保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:36.819,電阻R=6.2071Q:電抗x=-8.478Q:轉(zhuǎn)子電壓Vfd=8.8509V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=82.2338V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.4986V。

根據(jù)失磁保護(hù)12動(dòng)作邏輯,正確動(dòng)作,出口切廠用電源。

(3)失磁保護(hù)14動(dòng)作記錄:CPUA保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:37.059,電阻R=5.3611Q:電抗x=-8.0322Q:轉(zhuǎn)子電壓Vfd=7.6301V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=81.2232V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.2055V。CPUB保護(hù)動(dòng)作時(shí)間09:41:37.408,電阻R=5.3853Q:電抗x=-8.0321Q:轉(zhuǎn)子電壓Vfd=7.6301V:發(fā)電機(jī)出口電壓Ug1=81.1849V:系統(tǒng)電壓Uh1=57.2692V。

根據(jù)失磁保護(hù)14動(dòng)作邏輯,正確動(dòng)作,出口跳主變高壓側(cè)開關(guān),聯(lián)跳汽輪機(jī)。

(4)故障錄波器動(dòng)作情況為:時(shí)間09:41:37.139,×××回線Ia、Ib、Ic、Io電流突變量啟動(dòng),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(dòng)均為正確動(dòng)作。

(5)用1000V搖表對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行絕緣和直流電阻試驗(yàn),絕緣電阻大于0.5MQ,直流電阻125mQ,試驗(yàn)合格。

(6)檢查發(fā)變組保護(hù)A至滅磁開關(guān)跳閘線圈控制電纜接線,接線緊固,未松動(dòng):用500V搖表對(duì)控制電纜進(jìn)行對(duì)地絕緣試驗(yàn),絕緣電阻大于0.5MQ,試驗(yàn)合格。檢查發(fā)變組保護(hù)A柜接地線絕緣良好,未見異常。

2.2DCs信號(hào)檢查及勵(lì)磁系統(tǒng)220V直流電源檢查檢修人員對(duì)DCs程控系統(tǒng)相關(guān)指令及模塊進(jìn)行檢查。(1)檢查DCs至滅磁開關(guān)分合閘指令信號(hào),未見異常。(2)檢查DCs至滅磁開關(guān)分合閘指令控制模塊,接

線緊固,絕緣良好。

(3)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)220V直流電源,存在負(fù)極接地異?，F(xiàn)象,負(fù)極對(duì)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(fù)荷,發(fā)現(xiàn)一處事故照明負(fù)極接地。

2.3勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)及滅磁開關(guān)二次控制回路檢查

(1)檢查滅磁開關(guān)至發(fā)變組保護(hù)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(guān)至勵(lì)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(guān)柜接地,未將調(diào)節(jié)器屏與滅磁開關(guān)柜同時(shí)接地,不符合反措及規(guī)范要求。

(3)檢查滅磁開關(guān)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(shí)繼電器K2動(dòng)作來完成跳閘。檢修人員對(duì)延時(shí)繼電器K2進(jìn)行動(dòng)作電壓測(cè)試,Uv=9V。延時(shí)繼電器K2選型為AC/DC24~240V,最小動(dòng)作電壓應(yīng)為13.2V,不滿足動(dòng)作電壓應(yīng)為額定電源電壓的55%~70%的反措要求。

(4)勵(lì)磁系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn),對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行開入開出檢查,勵(lì)磁通道I、I所有開關(guān)量狀態(tài)及信號(hào)正常,模擬量采集準(zhǔn)確:聯(lián)鎖回路聯(lián)跳正常:滅磁開關(guān)就地/遠(yuǎn)方合跳正常:#1~#3功率柜報(bào)警信號(hào)輸出正確:風(fēng)機(jī)啟?；芈氛_,且控制電源可靠切換:自動(dòng)/手動(dòng)起勵(lì)動(dòng)作正確,起勵(lì)保險(xiǎn)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(guān)沒有收到來自DCs系統(tǒng)的分閘信號(hào)、發(fā)變組保護(hù)A柜出口信號(hào)。

(2)相關(guān)跳閘二次回路接線均緊固,絕緣良好。

(3)一處事故照明負(fù)極接地,造成接帶勵(lì)磁系統(tǒng)220V直流電源的母線負(fù)極對(duì)地電壓為0V。

(4)滅磁開關(guān)至勵(lì)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(shí)繼電器K2(AC/DC24~240V)動(dòng)作電壓Uv=9V,不滿足動(dòng)作電壓應(yīng)為額定電源電壓的55%~70%的規(guī)定。

(6)勵(lì)磁系統(tǒng)重要元器件未定期進(jìn)行動(dòng)作性能試驗(yàn),電氣技術(shù)人員對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)重要設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)、行業(yè)反措標(biāo)準(zhǔn)要求掌握不全,對(duì)能夠?qū)е聹绱砰_關(guān)誤跳閘的危險(xiǎn)辨識(shí)不清。

綜上所述,導(dǎo)致此次滅磁開關(guān)誤跳閘的原因?yàn)檠訒r(shí)繼電器K2直流輸入回路存在電源擾動(dòng),延時(shí)繼電器K2選型不滿足反措技術(shù)要求,抗干擾性能差,發(fā)生誤動(dòng)作。

4防范措施

(1)根據(jù)生產(chǎn)廠家技術(shù)人員建議,更換滅磁開關(guān)分閘回路中的繼電器K2(DC220V),動(dòng)作電壓滿足220V×55%=121V的反措要求。(2)勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)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(shè)備、控制回路電纜抗干擾性。(3)對(duì)重要系統(tǒng)直流控制電源加強(qiáng)點(diǎn)檢、監(jiān)測(cè),及時(shí)消除故障隱患。(4)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故照明電源進(jìn)行改造,在直流電源與事故照明負(fù)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(duì)發(fā)變組重要輔助元器件制定檢修計(jì)劃表,定期進(jìn)行性能試驗(yàn),更換不符合技術(shù)要求的繼電器等。

5結(jié)語

勵(lì)磁系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分,正確的操作和使用非常重要。進(jìn)口滅磁開關(guān)在勵(lì)磁系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用,這次對(duì)滅磁開關(guān)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(guān)技術(shù)人員對(duì)進(jìn)口設(shè)備技術(shù)參數(shù)、性能掌握不全,對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)資料、國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)不夠的問題。在今后的工作中,要加強(qiáng)對(duì)重要系統(tǒng)原理及設(shè)備維護(hù)技術(shù)的學(xué)習(xí),提高專業(yè)技能:對(duì)重要系統(tǒng)接觸器、繼電器進(jìn)行周期性性能測(cè)試,利用機(jī)組檢修校驗(yàn)動(dòng)作值,避免類似故障事件再次發(fā)生。