黨建華，甄世宏，張 軍

(大唐八○三發(fā)電廠，甘肅 蘭州 732850)

一起電壓波動(dòng)引發(fā)汽輪機(jī)跳閘事件的分析

黨建華，甄世宏，張 軍

(大唐八○三發(fā)電廠，甘肅 蘭州 732850)

針對(duì)某發(fā)電廠35 kV系統(tǒng)電壓波動(dòng)引發(fā)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘的事件，分析了跳閘原因，提出了汽輪機(jī)超速保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)的2種可能性，通過(guò)試驗(yàn)予以驗(yàn)證，最終確定了事件原因，并采取了針對(duì)性的防控措施，對(duì)同類電廠有借鑒意義。

汽輪機(jī)；熱機(jī)保護(hù)；電壓波動(dòng)；跳閘

0 引言

某發(fā)電廠在機(jī)組正常運(yùn)行期間，發(fā)生了35 kV系統(tǒng)Ⅰ母某開關(guān)A相CT開關(guān)側(cè)絕緣擊穿，造成35 kV系統(tǒng)A相接地發(fā)展為相間短路的故障，引起35 kV系統(tǒng)Ⅰ母母差保護(hù)動(dòng)作(跳開母聯(lián)開關(guān)及Ⅰ母上所有元件)，35 kV系統(tǒng)Ⅰ母失壓;同時(shí)在短路發(fā)生過(guò)程中，3號(hào)機(jī)熱機(jī)保護(hù)UPS(Uninterruptible Power System，不間斷電源)系統(tǒng)因輸入電源波動(dòng)，引發(fā)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘，聯(lián)跳3號(hào)機(jī)一變?nèi)齻?cè)開關(guān)及滅磁開關(guān)，導(dǎo)致35 kV系統(tǒng)Ⅱ母失壓。

1 事件經(jīng)過(guò)

事件發(fā)生前，該廠110 kV系統(tǒng)雙母線運(yùn)行，其中1號(hào)機(jī)一變110 kV側(cè)接Ⅰ母、3號(hào)機(jī)一變110 kV側(cè)接Ⅱ母運(yùn)行；35 kV系統(tǒng)雙母線運(yùn)行，其中1號(hào)機(jī)一變35 kV側(cè)接Ⅰ母、3號(hào)機(jī)一變35 kV側(cè)接Ⅱ母運(yùn)行。1號(hào)機(jī)帶廠用6 kVⅠ，Ⅲ，Ⅳ段，3號(hào)機(jī)帶6 kVⅡ段；0號(hào)廠高變35 kV側(cè)接Ⅱ母運(yùn)行，帶6 kVⅤ段運(yùn)行并作全廠備用電源，110 kV側(cè)備用。

在事件發(fā)生時(shí)，35 kV系統(tǒng)電壓波動(dòng)，引起1號(hào)發(fā)電機(jī)出口的6 kVⅠ段、3號(hào)發(fā)電機(jī)出口的6 kVⅡ段電壓波動(dòng)。繼而引起由6 kVⅠ段供電的1號(hào)廠用變所帶的380 V母線Ⅰ段電壓波動(dòng)；由6 kVⅡ段供電的3號(hào)廠用變所帶的380 V母線Ⅲ段電壓波動(dòng)(因1號(hào)備用廠變聯(lián)動(dòng)成功，380 VⅢ段母線雖未失壓，但在切換過(guò)程中引起了電壓波動(dòng))。3號(hào)汽輪機(jī)熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)UPS的380 V母線Ⅰ，Ⅲ段2路輸入電源波動(dòng)(降低)，引發(fā)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘。

2 熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)說(shuō)明

3號(hào)汽輪機(jī)熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采用Modicon PLC程序控制裝置，保護(hù)項(xiàng)目包括潤(rùn)滑油壓低、真空低、超速、手動(dòng)停機(jī)、主汽門關(guān)閉、軸向位移大、發(fā)電機(jī)主保護(hù)動(dòng)作、油開關(guān)跳閘等。其中，超速保護(hù)信號(hào)取自BN3300 TSI系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速卡“三取二”超速報(bào)警輸出。

3號(hào)汽輪機(jī)熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)電源采用UPS供電，UPS輸入電源為380 V母線Ⅰ，Ⅲ段2路互備電源，同時(shí)采用蓄電池組作為備用電源。UPS所帶負(fù)載包括熱機(jī)保護(hù)PLC、高加保護(hù)PLC、BN3300 TSI裝置等。

3 汽輪機(jī)跳閘現(xiàn)象及其原因分析

3號(hào)汽輪機(jī)跳閘后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)熱機(jī)保護(hù)PLC和高加保護(hù)PLC處于停運(yùn)狀態(tài)(熱機(jī)保護(hù)和高加保護(hù)采用的Modicon PLC在上電后需使用手操器重新啟動(dòng))，熱機(jī)保護(hù)PLC輸入通道2(真空低)、7(油開關(guān)跳閘)、8(電氣主保護(hù)動(dòng)作)、12(真空低)、13(真空低)指示燈亮；3號(hào)機(jī)TSI系統(tǒng)轉(zhuǎn)速卡顯示“TDER”報(bào)警。

3.1 轉(zhuǎn)速卡報(bào)警

BN3300 TSI裝置的3塊轉(zhuǎn)速卡件均發(fā)出“TDER”報(bào)警，轉(zhuǎn)速探頭失去測(cè)量電源?？跈z測(cè)到反饋通道沒有反饋電壓后，發(fā)出“TDER”報(bào)警。由此現(xiàn)象可知：BN3300 TSI裝置曾發(fā)生過(guò)失電現(xiàn)象。同時(shí)，根據(jù)3號(hào)機(jī)熱機(jī)保護(hù)PLC和高加保護(hù)PLC處于停運(yùn)狀態(tài)的現(xiàn)象可知：3號(hào)汽輪機(jī)熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)曾發(fā)生過(guò)失電現(xiàn)象。

3.2 熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)失電

熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)電源采用UPS供電，UPS存在以下4種供電方式：

(1) UPS輸入的380 V母線Ⅰ，Ⅲ段2路同時(shí)并聯(lián)供電；

(2) 當(dāng)380 V母線Ⅰ段故障時(shí)，則由380 V母線Ⅲ段供電；

(3) 當(dāng)380 V母線Ⅲ段故障時(shí)，則由380 V母線Ⅰ段供電；

(4) 當(dāng)380 V母線Ⅰ，Ⅲ段2路同時(shí)失電時(shí)，則由蓄電池組供電。

3號(hào)汽輪機(jī)跳閘前系統(tǒng)電壓波動(dòng)，影響到380 V母線Ⅰ，Ⅲ段2路電源均無(wú)法正常供電，此時(shí)應(yīng)由蓄電池組供電。但由于蓄電池組已老化失效，因此在外接電源異常時(shí)，未能及時(shí)切換至蓄電池組為UPS所帶負(fù)載穩(wěn)定供電，造成熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和TSI裝置失電。系統(tǒng)電壓穩(wěn)定后，UPS重新恢復(fù)供電，各裝置也相應(yīng)恢復(fù)電源。

3.3 汽輪機(jī)跳閘

熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)失電后，熱機(jī)保護(hù)PLC失電停止工作，BN3300 TSI裝置失電停止工作。分析此現(xiàn)象，引起汽輪機(jī)跳閘的原因可能有以下2種。

(1) 超速保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。TSI裝置的轉(zhuǎn)速卡件所輸出的超速保護(hù)信號(hào)為其內(nèi)部超速繼電器的常閉接點(diǎn)。當(dāng)TSI裝置電源電壓受380 V母線Ⅰ，Ⅲ段電源電壓波動(dòng)影響而降低至超速繼電器有效工作電壓范圍以下時(shí)，繼電器失電，常閉接點(diǎn)接通，超速保護(hù)信號(hào)發(fā)出。此時(shí)若熱機(jī)保護(hù)PLC仍在有效工作電壓范圍內(nèi)，則會(huì)觸發(fā)熱機(jī)保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。

(2) 系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)，熱機(jī)保護(hù)PLC工作電源電壓不穩(wěn)，造成PLC內(nèi)部邏輯重置，輸出通道置1，熱機(jī)保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

4 汽輪機(jī)跳閘原因試驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)降壓試驗(yàn)，模擬系統(tǒng)電壓波動(dòng)對(duì)熱機(jī)保護(hù)PLC和TSI裝置的影響，檢查熱機(jī)保護(hù)動(dòng)作情況，從而驗(yàn)證系統(tǒng)電壓波動(dòng)引發(fā)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘的原因。具體的試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果如下。

(1) 在不接入蓄電池組的情況下，采用調(diào)壓器改變UPS輸入電壓。當(dāng)輸入電壓低至106 V時(shí)，UPS停止工作，UPS所帶負(fù)載均失電；電壓回升至170 V時(shí)，UPS恢復(fù)工作，所帶負(fù)載均恢復(fù)供電。試驗(yàn)過(guò)程中，UPS所帶的熱機(jī)保護(hù)PLC和TSI裝置同時(shí)失電、同時(shí)恢復(fù)供電，期間未發(fā)生熱機(jī)保護(hù)動(dòng)作，熱機(jī)保護(hù)PLC無(wú)輸出置1的現(xiàn)象，可以排除熱機(jī)保護(hù)PLC引起跳機(jī)的可能性。

(2) 采用調(diào)壓器單獨(dú)改變TSI裝置的輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低至144 V時(shí)，TSI裝置超速卡件輸出“三取二”超速報(bào)警信號(hào)至熱機(jī)保護(hù)PLC；采用調(diào)壓器單獨(dú)改變熱機(jī)保護(hù)PLC輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低至93 V時(shí)，熱機(jī)保護(hù)PLC失電。通過(guò)試驗(yàn)可見BN3300 TSI裝置的最低工作電壓在熱機(jī)保護(hù)PLC最低工作電壓之上。

通過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象并經(jīng)進(jìn)一步檢查分析，可知由于熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)UPS的電源蓄電池組老化及其控制回路故障，在UPS輸入電源電壓波動(dòng)時(shí)，UPS處于旁路工作狀態(tài)，其內(nèi)部穩(wěn)壓回路和蓄電池組供電回路均未正常工作，導(dǎo)致UPS所帶的熱機(jī)保護(hù)PLC，TSI裝置等負(fù)載均直接由380 V母線Ⅰ，Ⅲ段供電，UPS失去作用。當(dāng)系統(tǒng)電源波動(dòng)時(shí)，380 V母線Ⅰ，Ⅲ段電壓降低，使TSI裝置先于熱機(jī)保護(hù)PLC失電，觸發(fā)超速保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘現(xiàn)象及原因的分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，明確了熱機(jī)保護(hù)系統(tǒng)UPS電源蓄電池組老化、控制回路故障是造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)引發(fā)3號(hào)汽輪機(jī)跳閘的內(nèi)在原因，35 kV系統(tǒng)設(shè)備故障是汽輪機(jī)跳閘的外部原因。針對(duì)以上原因，需加強(qiáng)以下幾點(diǎn)工作：

(1) 在機(jī)組運(yùn)行期間，熱控及運(yùn)行人員應(yīng)檢查UPS系統(tǒng)、UPS狀態(tài)指示燈的運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)它們均處于正常狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需及時(shí)處理；

(2) 機(jī)組停運(yùn)后，熱控人員應(yīng)檢查UPS及蓄電池組并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)， UPS電池供電備用時(shí)間不應(yīng)小于說(shuō)明書規(guī)定備用時(shí)間（一般應(yīng)保證連續(xù)供電30 min）；

(3) 針對(duì)CT絕緣擊穿的事故誘因，電氣檢修人員應(yīng)在設(shè)備巡視中加強(qiáng)對(duì)CT等設(shè)備的外觀檢查和紅外成像測(cè)溫；按規(guī)定做好絕緣監(jiān)督工作，掌控設(shè)備劣化規(guī)律，防止CT等設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障。

1 孫立明，孫衛(wèi)東．汽輪機(jī)跳閘的原因分析及改造措施[J].電力安全技術(shù)，2013，15(4):43-44.

2 電力行業(yè)熱工自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．DL/T 774—2004火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程[S]．北京：中國(guó)電力出版社，2004.

“本質(zhì)安全”主題征文啟事

為了進(jìn)一步學(xué)習(xí)、落實(shí)習(xí)近平總書記和李克強(qiáng)總理關(guān)于安全生產(chǎn)工作的重要指示批示精神，深入貫徹全國(guó)安全生產(chǎn)電視電話會(huì)議、全國(guó)安全生產(chǎn)工作會(huì)議以及全國(guó)電力安全生產(chǎn)電視電話會(huì)議精神，國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)、各發(fā)電集團(tuán)等電力企業(yè)年初均召開安全生產(chǎn)工作會(huì)議，強(qiáng)調(diào)本年度要強(qiáng)化和推進(jìn)本質(zhì)安全建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的長(zhǎng)治久安。為配合和支持“本質(zhì)安全”建設(shè)活動(dòng)，為活動(dòng)營(yíng)造良好氛圍，促進(jìn)提升對(duì)本質(zhì)安全的認(rèn)識(shí)和重視程度，推進(jìn)本質(zhì)安全建設(shè)工作的落實(shí)，總結(jié)本質(zhì)安全建設(shè)的理論研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本刊決定開展“本質(zhì)安全”主題征文活動(dòng)。

一、征文范圍

(1) 本質(zhì)安全建設(shè)相關(guān)的理論研究成果；(2) 開展本質(zhì)安全企業(yè)建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；(3) 開展本質(zhì)安全評(píng)價(jià)的方法研究及應(yīng)用；(4) 智能變電站的管理和運(yùn)維工作；(5) 改擴(kuò)建電力工程反事故措施的落實(shí)；(6) 設(shè)備的規(guī)范化檢修和全生命周期管理策略研究；(7) 電網(wǎng)防災(zāi)和應(yīng)急處置；(8) 供電可靠性管理。

二、征文截止時(shí)間

2017年10月20日。

三、征文要求

(1) 來(lái)稿請(qǐng)注明“征文”字樣，并留下有效聯(lián)系電話；

(2) 來(lái)稿一律不退，請(qǐng)作者自留底稿；

(3) 本刊有權(quán)對(duì)來(lái)稿進(jìn)行文字加工及必要的刪改；為尊重版權(quán)、維護(hù)本刊權(quán)威性，請(qǐng)勿一稿多投；

(4) 來(lái)稿文責(zé)自負(fù)，投稿需保證無(wú)抄襲、剽竊等學(xué)術(shù)不端行為，無(wú)涉密、署名等爭(zhēng)議。

四、征文獎(jiǎng)勵(lì)

經(jīng)審稿專家評(píng)審后，擇優(yōu)錄用發(fā)表。錄用稿件將組織專家評(píng)出一、二、三等獎(jiǎng)若干名，本刊將頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書和獎(jiǎng)金。

五、投稿方式

電子郵箱：est@csest.sina.net或est@cgnpc.com.cn。聯(lián)系電話：0512-68603409。

《電力安全技術(shù)》編輯部

2016-11-23。

黨建華(1985—)，男，助理工程師，主要從事電廠熱控等工作，email：yuhun163@126.com。

甄世宏(1966—)，男，高級(jí)工程師，主要從事電廠繼電保護(hù)工作。

張 軍(1971—)，男，技師，主要從事電廠熱控等工作。