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        一起凝結(jié)水泵變頻器跳閘事故分析

        2016-10-14 06:07:15敏馬國(guó)斌兀鵬越
        電氣技術(shù) 2016年3期
        關(guān)鍵詞:滅弧工頻變頻

        刁 敏馬國(guó)斌兀鵬越

        (1. 皖能馬鞍山電廠,安徽 馬鞍山 243021;2. 華能陜西發(fā)電有限公司,西安 710032;3. 西安熱工研究院有限公司,西安 710032)

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        一起凝結(jié)水泵變頻器跳閘事故分析

        刁敏1馬國(guó)斌2兀鵬越3

        (1. 皖能馬鞍山電廠,安徽 馬鞍山243021;2. 華能陜西發(fā)電有限公司,西安710032;3. 西安熱工研究院有限公司,西安710032)

        論述了一起某機(jī)組凝結(jié)水泵變頻器出口斷路器運(yùn)行中擊穿事故的發(fā)生及分析處理過(guò)程,通過(guò)分析故障波形,指出6kV真空斷路器真空滅弧室故障是變頻器跳閘的根本原因,呼吁重視真空斷路器預(yù)防性試驗(yàn)故障,及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行真空斷路器故障。

        真空斷路器;滅弧室;變頻器;擊穿

        發(fā)電廠高壓廠用系統(tǒng)普遍采用真空斷路器,具有絕緣強(qiáng)度高、滅弧能力強(qiáng)、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、適合頻繁操作等優(yōu)點(diǎn)。真空滅弧室是真空斷路器的核心部件,具有極高的可靠性,正常情況下,整個(gè)壽命周期內(nèi)無(wú)需任何維護(hù)。盡管如此,但是由于真空斷路器數(shù)量巨大,在運(yùn)行中發(fā)生故障的案例還是時(shí)有報(bào)道。

        本文介紹了一起真空滅弧室運(yùn)行中故障的分析處理過(guò)程。

        1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        某 660MW 超臨界燃煤機(jī)組配備兩臺(tái)容量為2240kW的凝結(jié)水泵,電源分別取自6kV母線2A、2B段,每臺(tái)凝泵均可100%滿足機(jī)組運(yùn)行要求。為了適應(yīng)不同負(fù)荷下不同凝結(jié)水的流量需求,凝泵設(shè)置了高壓變頻器,按照“一拖二”系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)如圖1所示。

        圖1 凝結(jié)水系統(tǒng)電氣接線圖

        兩臺(tái)凝結(jié)水泵均可運(yùn)行于工頻或者變頻狀態(tài),可以在工頻和變頻之間切換運(yùn)行,但任意時(shí)刻最多只有一臺(tái)泵運(yùn)行于變頻工況。

        2 事故過(guò)程

        事故前的運(yùn)行方式為:1DL、5DL合位,B泵變頻運(yùn)行;2DL熱備用,A泵工頻備用,3DL、4DL冷備用。

        因 2B凝結(jié)水泵電機(jī)上軸承溫度偏高,需停泵檢查。為了維持機(jī)組運(yùn)行,B泵停運(yùn)期間,需起動(dòng)A泵運(yùn)行。起動(dòng)A泵前,運(yùn)行人員將3DL、4DL送至運(yùn)行位熱備用,變頻器頻率由30Hz調(diào)整到40Hz。

        準(zhǔn)備工作就緒后,運(yùn)行人員在集控室遠(yuǎn)方起動(dòng)發(fā)出合2DL斷路器指令,起動(dòng)凝泵工頻運(yùn)行。在A泵起動(dòng)瞬間,B凝泵隨即跳閘,DCS畫面凝泵變頻器控制面板上發(fā)“凝泵變頻控制柜故障報(bào)警”。就地檢查變頻器控制板顯示“接地故障”。

        3 事故分析

        事故發(fā)生后,熱控及電氣二次專業(yè)人員檢查DCS變頻操作程序及邏輯正確,檢查各斷路器位置至DCS接線正確,排除邏輯或者線路錯(cuò)誤的可能。

        變頻器顯示接地故障,電氣一次專業(yè)人員用2500V搖表檢查B凝泵電動(dòng)機(jī)及電纜,變頻器功率單元電纜的絕緣均合格,未查出接地點(diǎn)。

        由于事故時(shí)雖然變頻器報(bào)接地故障,但其電源側(cè)的斷路器1DL卻無(wú)保護(hù)動(dòng)作。電氣二次專業(yè)人員對(duì)1DL斷路器的保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn),裝置功能正常。

        電氣專業(yè)二次技術(shù)人員在發(fā)變組故障錄波器中檢查A凝泵工頻合閘時(shí)的錄波文件,故障錄波器在2A凝泵合閘時(shí)同時(shí)動(dòng)作,起動(dòng)值為A分支突變量。一般來(lái)說(shuō),大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流可能會(huì)導(dǎo)致故障錄波器起動(dòng),因此,錄波起動(dòng)貌似正常。

        但是,電氣專業(yè)人員還發(fā)現(xiàn)有零序電流產(chǎn)生,只是未達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值。如圖2所示。由圖2可見,零序電流持續(xù)時(shí)間超過(guò)一個(gè)周波以上,然后迅速變小。

        圖2 A凝泵起動(dòng)波形

        圖2現(xiàn)象分析,可能存在接地故障。由于1DL斷路器零序保護(hù)未動(dòng)作,檢查相關(guān)設(shè)備絕緣也正常,只有變頻器報(bào)出接地告警,遂在變頻器廠家的指導(dǎo)下,進(jìn)入變頻器主控板,調(diào)閱變頻器故障錄波文件。

        變頻器零序電壓波形如圖3(a)所示,零序電壓幅值接近200%。

        圖3(b)為變頻器記錄的電源側(cè)A、C相電壓,圖3(c)為變頻器記錄的輸出側(cè)A、C相電壓。由兩圖比較可見,電源側(cè)電壓正常,而輸出側(cè)電壓有一定畸變。

        由以上幾幅波形可以看出,事故過(guò)程確實(shí)有零序電壓電流存在,變頻器輸出側(cè)電壓有異常,因此,檢查的方向?yàn)樽冾l器的輸出側(cè)。

        圖3 變頻器內(nèi)部故障波形

        電氣一次技術(shù)人員對(duì)A、B凝泵變頻出口斷路器進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)。當(dāng) A凝泵變頻出口斷路器4DL的A相斷口加壓至10kV(標(biāo)準(zhǔn)耐壓為42kV)即被擊穿。由此確認(rèn)故障點(diǎn)為A凝泵變頻器出口斷路器A相真空滅弧室。

        4 事故過(guò)程還原

        本起事故原因是斷路器4DL真空滅弧室運(yùn)行中故障。在運(yùn)行人員操作前,該斷路器已經(jīng)出現(xiàn)故障,斷口耐壓水平嚴(yán)重下降,但由于沒(méi)有進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn),該故障設(shè)備未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

        運(yùn)行人員將故障斷路器推入工作位置時(shí),該斷路器的斷口承受的電壓為6kV單相對(duì)地電壓,小于故障滅弧室所能承受的10kV,所以未出現(xiàn)異常。

        當(dāng)運(yùn)行人員合2DL斷路器起動(dòng)A凝泵時(shí),在斷路器4DL斷口之間承受的是40Hz變頻電源和50Hz工頻電源的差頻電壓,其頻率為10Hz,而幅值為額定電壓的2倍,即12kV,已經(jīng)超過(guò)故障滅弧室所能承受的10kV的水平,由此導(dǎo)致A相斷口擊穿,電弧對(duì)地放電,引起變頻器故障跳閘。

        5 整改措施

        1)設(shè)備非健康運(yùn)行是本次故障發(fā)生的主要原因

        本次事故的直接原因是真空斷路器耐壓水平降低,可能是由于真空泡的真空度降低造成的[4]。真空滅弧室采用陶瓷作為密封和支撐,其真空度為10?3~10?6Pa,從而保證觸頭開斷時(shí)的滅弧性能及絕緣水平。如果真空度下降到一定程度,其絕緣水平就會(huì)降低,也影響斷路器的開斷水平。這種故障如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn),如果在事故時(shí)斷路器分?jǐn)喽搪冯娏?,極有可能引起斷路器爆炸的嚴(yán)重事故。

        為了預(yù)防此類事故,必須按期進(jìn)行檢查和測(cè)試真空室的真空度,進(jìn)行耐壓試驗(yàn),試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為相間及對(duì)地42kV,斷口 48kV。由于種種原因,該廠電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)完成率不高,#2機(jī)預(yù)試率只有50%,部分隱蔽缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),造成設(shè)備非健康運(yùn)行,安全隱患巨大。

        2)運(yùn)行方式需調(diào)整

        凝泵工頻起動(dòng)時(shí),將變頻出口斷路器搖至試驗(yàn)位,能夠防止斷路器長(zhǎng)期承受雙倍額定電壓,從運(yùn)行方式上減小事故發(fā)生的可能性。這種方式還能防止運(yùn)行中變頻出口斷路器誤合造成非同期合閘。

        6 結(jié)論

        從本文論述真空斷路器故障的處理過(guò)程可以看出,在電力生產(chǎn)中必須充分重視電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn),即使對(duì)于真空斷路器這種可靠性較高的設(shè)備,也不能掉以輕心,要嚴(yán)格按照規(guī)定周期進(jìn)行試驗(yàn),才能保證設(shè)備安全運(yùn)行。

        [1] 孫茁. VD4型真空斷路器滅弧室漏氣故障處理[J].電力設(shè)備,2004,5(9)︰69-71.

        [2] 黃旭鵬,刁敏,兀鵬越,等. 6kV真空斷路器運(yùn)行中漏氣事故分析[J]. 電工技術(shù),2013(3)︰30-31,33.

        [3] 朱利鋒. 10kV真空斷路器的泄漏故障[J]. 農(nóng)村電氣化,2010(6)︰29.

        [4] 李慶義. 提高真空斷路器運(yùn)行可靠性的方法[J]. 電氣技術(shù),2007(8)︰91-93.

        刁敏(1971-),工程師,主任,從事發(fā)電廠電氣設(shè)備調(diào)試及其技術(shù)管理工作。

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