張建成

(徐州華潤電力有限公司,江蘇 徐州 221000)

交流串入直流回路的事故分析和防范措施

張建成

(徐州華潤電力有限公司,江蘇 徐州 221000)

直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中保護和控制的重要部分,擔當著斷路器、刀閘的控制電源和微機保護的供電電源.因此,在電廠中,需確保直流系統(tǒng)運行的可靠性,但生產過程中,仍不可避免的發(fā)生一些事故.文中簡要分析了一起因交流串入直流回路造成6kV斷路器跳閘的事件,并針對該事件提出一些事故異常處理方法和預防措施.

交流串入直流;直流系統(tǒng);防范措施

在電力系統(tǒng)中,直流系統(tǒng)是其重要的組成部分,為一些繼電保護、斷路器操作電源、自動化裝置、不停電交流系統(tǒng)(UPS)、控制及信號回路提供穩(wěn)定的工作電源.但是因為直流系統(tǒng)電纜繁瑣和分支較多,容易產生系統(tǒng)接地、交流串入直流、寄生回路造成接地假象等故障,對電廠電力系統(tǒng)造成較大的危害.徐州華潤電力有限公司于2015年發(fā)生一起交流串入直流回路造成6KVF-C開關誤動的異常.

1 直流系統(tǒng)的配置簡介

(1)直流系統(tǒng)的配置.①直流電源按每單元機組分別設置三組固定防酸式鉛酸蓄電池,其中一組電壓為220伏,專供動力負荷及直流事故照明負荷;另兩組電壓為110伏,為控制、信號、保護及自動裝置專用.②每臺機組單元配備110伏蓄電池兩組,每組由53只電池組成,單母線分段接線.③每機組單元:220伏蓄電池一組,由107只電池組成,單母線接線.④直流饋線原則上采用輻射式接線.在直流負荷集中處,設立直流分屏.每臺機組110V直流設置四面分屏:汽機房6kV配電裝置、直流小室及繼保小室各設置一面分屏.⑤110V直流系統(tǒng)和220kV直流系統(tǒng)均設置充電母線和配電母線,充電母線專用于蓄電池充電和試驗.蓄電池經各自的直流熔斷器直接與充電母線連接,充電器經雙投刀閘可與充電母線和配電母線相連.每段充電母線經進線開關向配電母線供電,直流饋線從配電母線引接.兩段配電母線之間采用雙投刀閘聯(lián)絡,正常兩段母線分開運行.110V直流系統(tǒng)配置如圖1220V直流系統(tǒng)配置與其類似.

(2)絕緣監(jiān)測裝置.本公司110V直流系統(tǒng)配備了WZJ-11A微機直流絕緣監(jiān)測裝置,本裝置采用非平衡電橋或者平衡電橋原理進行檢測.

圖1 110V直流系統(tǒng)配置

2 直流系統(tǒng)的安全隱患

徐州公司一期機組運行近20年,部分電氣開關設備技術老舊,存在一定的安全隱患.在近幾年里,公司發(fā)生多起交流串入直流的事故,下面簡述一起交流串入直流回路造成斷路器誤動的事故過程和處理要點.

(1)事故經過.#2機機組負荷251.3MW,#22定冷泵運行,電流36A左右.#2爐電除塵運行正常.15時18分51秒#22定冷泵跳閘,#21定冷泵聯(lián)啟正常.15時18分51秒6kV#21、#22除塵變開關跳閘,#2爐電除塵高頻電源柜停止運行.

(2)保護動作情況.#21、#22除塵變開關15時18分51秒"非電量5"保護動作,#2脫硫變開關15時18分51秒"非電量7"保護報警(為脫硫變超溫報警).

(3)故障查找.電氣檢修人員對#22定冷泵抽屜開關進行檢查,檢查中發(fā)現ZJ中間繼電器已燒損,刀熔開關A相保險熔斷.6KV#21除塵變及#22除塵變15時18分51秒"非電量5"(低壓零序)保護出口跳閘.對除塵變低壓側就地檢查,零序過流繼電器均未掉牌,排除低壓側發(fā)生故障的可能,而高壓側三臺變壓器同一時間發(fā)生非電量故障,應為干擾所致.

(4)事故分析.從現場故障現象來看,中間繼電器線圈發(fā)熱,引起絕緣破壞,導致線圈及繼電器燒損,中間繼電器運行電壓為交流380V,定冷泵運行時一直處于工作狀態(tài),其作用主要是提供定冷泵運行狀態(tài)顯示.繼電器線圈燒損時引起A、B兩相相間短路,造成刀熔開關A相保險熔斷,導致控制回路接觸器C失電斷開,#22定冷泵跳閘.三臺變壓器非電量回路均為110V強電回路受到的干擾,排除感應干擾,應為其他不同電源串入直流110V回路.而15時18分51秒故障的#22定冷泵,燒損部位涵蓋了交流回路與直流回路,繼電器損毀的節(jié)點部位和被損傷的直流電纜部位有交流串入直流的可能.假設直流正母線有交流電串入,在交流串入直流母線后,通過分布電容與大地形成回路,若電流達到繼電器動作值,則會導致繼電器動作,相應保護或開關誤動.隨后,對兩臺變壓器及低壓側母線測絕緣正常后于16時50分恢復正常運行方式.對#22定冷泵開關全面檢查,更換中間繼電器,并檢查電機絕緣、直阻正常后于17時59分恢復正常投運.分析整個事件動作過程,可以判定此次事件是因為#22定冷泵開關中間繼電器老化燒損,引起交流與直流控制線之間粘連,造成交流電源串入直流110V控制回路,引起6kV三臺變壓器發(fā)生開關量保護動作,導致#2爐除塵變跳閘.

(5)直流系統(tǒng)異常處理措施.隨著自動化程度越來越高,因此運行人員在發(fā)現直流系統(tǒng)發(fā)生異常時,應當充分考慮交流串入直流,仔細查看事故報告記錄,分析原因,謹慎操作,避免事故的再擴大化,運行人員可按照以下原則處理.

①運行人員在巡視時,注意檢查蓄電池是否完好,硅整流裝置是否正常,絕緣監(jiān)測裝置有無報警,發(fā)現異常及時匯報上級領導.②在日常操作中,若發(fā)生異常,立即停止操作,及時恢復原運行方式.③發(fā)現異常后,及時詢問機爐及其它專業(yè),有操作或工作的應先拉該回路.④根據各直流負荷所處氣侯環(huán)境情況,分析可能的故障范圍.⑤通過拉分路進行判別時,應先拉信號和照明部分后拉操作、保護部分;先拉室外部分的設備,后拉室內部分的設備.在切斷各專用直流回路時,切斷時間不得超過3秒,不論回路接地與否均應合上.⑥在判斷是否為交流串入直流系統(tǒng)時,可通過萬用表交流電壓檔測量直流正母線對地電壓和直流負母線對地電壓,若測得值為60V或100V,為電壓互感器二次回路串入直流系統(tǒng),若測得值為220V,則是普通交流串入直流系統(tǒng).

3 經驗總結及防范措施

在設計方面,將重要負荷的直流系統(tǒng)和其他輸煤、脫硫、化學等輔助設備的直流系統(tǒng)分開管理,以提高重要負荷的可靠性.在開關柜內設備安裝布局上,要注意將直流回路的繼電器和交流繼電器、接觸器等設備保持安全距離,以免發(fā)生交流繼電器燒毀時,連帶燒毀直流電纜部位,造成交流串入直流,同時,也可以有效的避免交流接觸器、繼電器等在動作時產生的電弧,造成交流電串入直流電源.在檢修時,針對程控柜內端子排線更換清晰的線號管,在線號管上標注清楚直流電源的出處,并在端子排上與交流控制線做了有效隔離.加強現場電氣設備的管理,在距離地溝附近的電氣設備加強監(jiān)視或通風.在機組排水或疏水時,產生大量的濕氣、潮氣,運行人員需加強對附近配電室的通風,保持設備的干燥.加強對外圍直流系統(tǒng)的日常維護工作,特別是雨季來臨之前,做全面梳理,消除接地隱患.檢修人員在日常的維護過程中,定期將端子排的浮灰、粉塵和端子排的發(fā)熱情況進行檢查,若發(fā)現電纜破損及時更換或包扎好,工作完成后,清理好工作現場,檢查作業(yè)工器具,以防將小部件作業(yè)工具遺漏在作業(yè)現場,保持生產現場的清潔.對一些重要的設備開關的非電量跳閘回路增加大功率啟動繼電器,以提高回路抗干擾能力.針對MCC開關柜內的合閘回路加裝交流隔離裝置防止交流電的串入或對現場的MCC屏柜存在的ZJ控制回路進行優(yōu)化,取消中間ZJ繼電器,控制回路采取交流控制,二次原理圖如圖2.在定期巡視的過程中,運行人員應繼續(xù)加強對于各配電室、配電段、電纜層、電纜豎井的巡視,發(fā)現異常及時采取有效措施,防患于未然.

5 結語

在各電廠中,直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性與全廠的設備安全息息相關,因此,應加強直流系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的管理,真正做到防患于未然.在事故發(fā)生時,認真分析事故原因,采取適當措施,減少類似事故的發(fā)生.

[1]吳 群.WZJ-11A絕緣監(jiān)測裝置原理分析及改進方案[J].江西電力職業(yè)技術學院學報,2009(22):40-41.

TM645.21

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