李建河，葉朋珍，汪廣玲，楊文生

(皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244012)

0 引言

皖能銅陵發(fā)電公司#3機(jī)組為90年代末期建設(shè)的300MW機(jī)組，設(shè)置的6kV廠用電系統(tǒng)分四段運行，A側(cè)為01A、IIIA段，B側(cè)為01B、IIIB段，400V工作段和保安段分別分A、B段從6kV A、B側(cè)供電(見圖1)。一臺最大5500kW的6kV輔機(jī)電泵在6kV IIIA段。廠用電系統(tǒng)均進(jìn)行了工作電源及備用電源廠用電母線電壓校驗，確保了單臺最大電機(jī)啟動和電機(jī)群自啟動。6kV系統(tǒng)設(shè)置A、B兩段快切，A側(cè)快切設(shè)置在開關(guān)6301和6701之間?？烨醒b置原為某廠生產(chǎn)的PZH-1型廠用電快切裝置，后在2011年技改后，改用MFC-2000-3A型廠用電快切裝置。2011年，快切裝置經(jīng)過技改過后，發(fā)生了三次跳機(jī)事故，廠用電快切裝置均動作成功，但是兩次非電氣故障跳機(jī)中發(fā)生400V輔機(jī)跳閘。雖然兩次低壓輔機(jī)跳閘，但輔機(jī)間聯(lián)鎖均成功，且由于這兩次事件結(jié)果都為機(jī)組跳機(jī)，故輔機(jī)跳閘均未造成跳機(jī)或更嚴(yán)重后果。但事件原因必須分析查找出來，避免下次同樣問題再次發(fā)生和可能導(dǎo)致的事故擴(kuò)大。

圖1 廠用電接線

快切裝置主要是充分利用異步電動機(jī)失電殘余電壓，在工作電源斷開后，滿足角差和壓差情況下迅速地將備用電源投入，確保大容量異步電動機(jī)在重啟動過程中不受強(qiáng)大的電氣和機(jī)械沖擊，保證各系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。在廠用電系統(tǒng)中，起著非常重要的作用［1－2］。

1 事件經(jīng)過

2011年公司#3機(jī)組快切裝置經(jīng)過技術(shù)改造后，于2011年10月份投入運行，2011年11月14日，#3發(fā)電機(jī)由于出口PT一相爆炸，導(dǎo)致發(fā)變組定子接地保護(hù)動作，啟動快切動作，廠用電切換正常;2013年1月23日，由于脫硫C漿液循環(huán)泵膨脹節(jié)脫落，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)跳閘，鍋爐MFT，快切動作成功，但是400V部分A側(cè)輔機(jī)跳閘;2013年7月18日，增壓風(fēng)機(jī)底腳螺栓拉斷，導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)擾動，汽包水位高保護(hù)動作，鍋爐MFT，快切動作成功，同樣也發(fā)生400V部分A側(cè)輔機(jī)跳閘。

從這三次的數(shù)據(jù)和波形看，在快切過程中，6kV IIIA段電壓真實地發(fā)生了下降;A、B段同時切換，只有A側(cè)的發(fā)生了電壓降低引起400V輔機(jī)跳閘;且兩次400V輔機(jī)跳閘的臺數(shù)和名稱各不相同。

后經(jīng)過初步分析，有可能在電機(jī)啟動過程中間，發(fā)生了快切引起的6kV電壓降低，導(dǎo)致400V電壓下降。為了進(jìn)一步查找快切動作過程中400V輔機(jī)跳閘的原因，于2013年8月22日，機(jī)組停機(jī)過程中，低負(fù)荷狀態(tài)下，將電泵先啟動，鍋爐手動觸發(fā)MFT，快切保護(hù)動作正常，400V輔機(jī)無跳閘。

2 數(shù)據(jù)

2.1 快切錄波圖形

圖2、圖3、圖4和圖5分別為2011年11月14日、2013年1月23日、2013年7月18日和2013年8月22日的快切錄波圖形。前圖中為有效值，Uma為電壓，fm為頻率，df為頻差，dq為角差;后圖瞬時值中Uma、Umb、Umc分別為母線電壓，Ugz、Uby分別為工作電源電壓、備用電源電壓。

圖2 2011.11.14 快切錄波圖形

圖3 2013.1.23 快切錄波圖形

圖5 2013.8.22 快切錄波圖形

2.2 快切數(shù)據(jù)

快切數(shù)據(jù)見表1，1DL為工作電源進(jìn)線6301開關(guān)，2DL為備用電源進(jìn)線6701開關(guān)。

表1 快切數(shù)據(jù)對比

3 原因分析

在最初分析6kV電壓下降的原因中，考慮到了由于多臺大容量的電機(jī)進(jìn)行了變頻節(jié)能改造，是否會由于變頻器節(jié)能改造后，快切過程中，失去了大量異步電動機(jī)，使失電過程中的電機(jī)合成反饋電壓即殘壓下降［3－6］。而且同快切廠家進(jìn)行溝通過程中，也曾提出可能由于變頻器改造導(dǎo)致快切中電壓下降太多的情況。但后來綜合考慮到6kV B側(cè)也進(jìn)行過同樣對稱的負(fù)荷變頻改造，快切卻每次均切換正常。故排除了變頻器改造的影響。

8月22日的快切試驗的成功，說明快切裝置、控制測量等二次回路均不存在問題。400V輔機(jī)跳閘原因，從上面2013年1月23日及2013年7月18日事件圖形，可以看出，切換完成后，6kV母線電壓下降近60%～70%，可以推測400V輔機(jī)控制回路接觸器返回導(dǎo)致輔機(jī)跳閘。此試驗也進(jìn)一步印證了快切過程中，沒有電泵在此過程中啟動(此次先啟動電泵)，快切最終導(dǎo)致6kV最低電壓只下降了7.0%左右。

綜合對電氣系統(tǒng)、運行方式、跳閘邏輯、四次跳閘中的數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，兩次鍋爐MFT跳閘中，快切啟動時的6kV電壓均有約6%的電壓下降，切換過程合2DL結(jié)束后，6kV母線電壓大量下降，而且將電氣類型故障與非電氣類型故障(鍋爐MFT)相比較，由于跳閘邏輯不同，快切與電泵啟動時間配合會有所不同。故可以進(jìn)一步判斷輔機(jī)跳閘是由于電泵啟動過程中發(fā)生了快切，引起6kV母線電壓下降，導(dǎo)致400V電壓下降和輔機(jī)跳閘。

經(jīng)檢查，電氣發(fā)變組保護(hù)中，熱工保護(hù)動作整定延時1.1s，出口為解列滅磁，當(dāng)時是考慮到汽輪發(fā)電機(jī)組超速要求，與程序逆功率延時0.5s配合。

3.1 時間配合分析

3.1.1 電氣類故障跳閘邏輯動作時間分析

電氣類故障跳閘邏輯如圖6所示。電氣故障后，發(fā)變組保護(hù)動作，立即啟動快切，快切發(fā)指令斷開工作電源1DL，合上備用電源2DL。從快切動作時間看，由于快切本身動作時間很快，根據(jù)快切說明書約12ms，開關(guān)分、合閘時間約80ms左右?？紤]到此過程發(fā)變組出口啟動、快切動作、開關(guān)分合閘，此過程時間按約92ms左右計算。

同時發(fā)變組發(fā)關(guān)主汽門信號至熱工ETS，熱工ETS發(fā)出跳閘指令，危急遮斷電磁閥AST打開，EH油泄壓，主汽門關(guān)閉，根據(jù)《汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗導(dǎo)則(DL-T711-1999)》中，關(guān)于汽門總關(guān)閉時間，對額定功率在200MW～600MW的機(jī)組，調(diào)節(jié)汽閥的關(guān)閉時間應(yīng)小于0.4s，主汽閥的關(guān)閉時間應(yīng)小于0.3s。主汽門關(guān)閉后，發(fā)信號至DCS，啟動爐MFT，爐MFT邏輯聯(lián)鎖小汽輪機(jī)跳閘，小機(jī)跳閘聯(lián)鎖啟動電動給水泵，參考《汽輪機(jī)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)試驗導(dǎo)則(DL-T711-1999)》，小機(jī)跳閘時間按1.0s計算。電動給水泵開關(guān)合閘時間約60ms。故從發(fā)變組保護(hù)動作至電泵啟動至少需要時間約1460ms。

從發(fā)變組跳閘至電泵啟動，時間約1460ms左右，而發(fā)變組跳閘至廠用電切換成功，時間約在92ms之內(nèi)完成。故電泵聯(lián)鎖啟動過程，為快切已經(jīng)成功切換至備用電源供電后的過程。

圖6 電氣類故障跳閘邏輯

圖7 非電氣類故障跳閘邏輯

3.1.2 非電氣類故障跳閘邏輯動作時間分析

非電氣類故障跳閘邏輯如圖7所示。正常情況下，非電氣類故障，均應(yīng)該通過程序逆功率保護(hù)動作，切換廠用電。但是實際，由于#3汽輪機(jī)組主汽門關(guān)閉不嚴(yán)，無法逆功率，最后都是通過熱工保護(hù)聯(lián)鎖跳汽輪發(fā)電機(jī)的。

鍋爐MFT后，立即聯(lián)鎖ETS進(jìn)行大機(jī)跳閘，同時啟動小機(jī)跳閘，聯(lián)鎖啟動電動給水泵。鍋爐MFT發(fā)生后，ETS動作，啟動危急遮斷電磁閥AST打開，EH油泄壓，關(guān)閉主汽門。EH油壓低和主汽門關(guān)閉信號相與后發(fā)至發(fā)變組保護(hù)，啟動發(fā)變組熱工保護(hù)動作。發(fā)變組經(jīng)過延時啟動快切并出口跳閘。

鍋爐MFT至主汽門關(guān)閉，按照應(yīng)小于0.4s計算，啟動發(fā)變組保護(hù)中的熱工保護(hù)動作，經(jīng)過1.1s延時，啟動快切，快切動作時間約92ms，故從MFT到廠用電快速切換需要約1592ms的動作時間。

從電泵空載啟動錄波圖形看(見圖8)，電泵帯載啟動成功，至少需要6s～8s，故在電泵約啟動了0.5s左右，發(fā)生了快切動作，引起6kV母線電壓降低。

圖8 電泵空載啟動錄波

3.2 400V低壓輔機(jī)跳閘分析

根據(jù)《GB14048.4-2010低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備:第4-1部分》，單獨使用或裝在起動器中使用的電磁式接觸器，在其額定控制電源電壓Us的85% ～110%之間任何值應(yīng)可靠地閉合;接觸器釋放和完全斷開的極限值是其額定控制電源電壓Us的20% ～75%(交流)。且經(jīng)過現(xiàn)場試驗同樣驗證了，220V交流接觸器返回性能各不相同，接觸器返回電壓是額定電壓的20% ～75%左右，各類型號的接觸器均有不同的返回區(qū)間，在返回區(qū)間內(nèi)，接觸器處于不確定狀態(tài)。在某一返回值，接觸器處于抖動狀態(tài)，再繼續(xù)進(jìn)行電壓降低后或失壓一定時間，接觸器返回;若增加電壓(或恢復(fù)電壓)，接觸器吸合。

圖9 400V低壓輔機(jī)控制回路

2013年1月23日快切和2013年7月18日快切導(dǎo)致的輔機(jī)跳閘結(jié)果不同。主要是由于輔機(jī)控制回路接觸器C(見圖9)的釋放等性能均不同導(dǎo)致，如此就查明了在兩次相同的事件中，跳閘輔機(jī)各不相同的原因。

4 處理措施

經(jīng)過詳細(xì)的分析過程，解決此問題主要是避免各類型事故情況下電泵啟動過程中的快切動作，為此筆者提出了如下幾種解決方案。

(1)修改電泵聯(lián)鎖邏輯，分別考慮電泵啟動延時。分兩種邏輯，汽泵跳閘與主汽門關(guān)閉延時起電泵;汽泵跳閘與不關(guān)主汽門(或發(fā)變組保護(hù)不動作)立即起電泵。因為邏輯修改是最簡單且很容易實現(xiàn)的，故筆者采取了此方案。

(2)修改發(fā)變組保護(hù)定值，將熱工保護(hù)定值延時解列滅磁改無延時切換廠用電。然后通過程序逆功率動作，跳發(fā)變組系統(tǒng)。(由于主汽門關(guān)閉不嚴(yán)，可以考慮抬高逆功率保護(hù)定值，保證程序逆功率能動作。)

(3)改變運行方式，將重要輔機(jī)換至B側(cè)運行，由于A、B側(cè)均為對稱布置，保證了完整冗余和可靠備用，不可能將重要的A、B電機(jī)均換至B側(cè)運行，故未執(zhí)行。

(4)將接觸器改為自保持型的交流接觸器，由于保持型的交流接觸器在失電情況下，仍然保持合閘，但是不利于各類檢修及安措的執(zhí)行。此方案適合于電源進(jìn)線或長時間無啟停的設(shè)備。

5 結(jié)論

從大量的歷史事件和各類型電廠發(fā)生的快切事故來看，快切誤動和快切失敗的事故發(fā)生頻率頗高，但大部分是由于設(shè)計、開關(guān)接點、二次回路、快切裝置故障等問題導(dǎo)致的。由于快切過程時間極短，電泵聯(lián)鎖啟動過程中，很少發(fā)生快切動作引起的6kV母線電壓降低，導(dǎo)致400V輔機(jī)跳閘。從此次事件可以看出，雖然是很偶然的一次“巧遇”事件，很有可能導(dǎo)致一系列的意外事件發(fā)生，只有對機(jī)電聯(lián)鎖邏輯、發(fā)變組保護(hù)定值、快切動作數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行方式等進(jìn)行深入分析，才能徹底了解并解決此類問題。

此事件的詳細(xì)分析，對今后同類事件的分析和處理具有一定借鑒作用，也使今后設(shè)計院及調(diào)試單位在對廠用電快切系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、整定計算和調(diào)試時可以充分考慮此點，避免同類型事情發(fā)生。

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