張帆，閆虹，王巍

(神華國(guó)華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

電廠蓄電池組故障引發(fā)的異常分析及處理

張帆，閆虹，王巍

(神華國(guó)華永州發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南永州425000)

根據(jù)某發(fā)電廠廠用電源切換時(shí)發(fā)生的一起直流220 V蓄電池組故障，同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)不成功，造成機(jī)組直流系統(tǒng)異常、UPS系統(tǒng)失電、DCS系統(tǒng)失電、機(jī)組各直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后又跳閘等一系列異常事件，分析了直流220 V蓄電池組故障及柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)不成功對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備帶來(lái)的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見(jiàn)和建議。

直流系統(tǒng)；蓄電池；柴油發(fā)電機(jī)；UPS系統(tǒng)；廠用電

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠的重要系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的正常與否直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定，在機(jī)組正常運(yùn)行和事故情況下都必須保證直流系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。某電廠直流220 V系統(tǒng)的作用是為機(jī)組的各直流油泵、機(jī)組UPS系統(tǒng)及事故照明等重要設(shè)備和系統(tǒng)提供事故保安電源。文中通過(guò)對(duì)某電廠廠用電切換時(shí)發(fā)生的一起直流220 V蓄電池組故障同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)不成功造成機(jī)組直流系統(tǒng)異常、UPS系統(tǒng)失電、DCS系統(tǒng)服務(wù)器失電、機(jī)組各直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后又跳閘等一系列異常事件，分析了直流220 V蓄電池組故障及柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)不成功對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備帶來(lái)的影響，并提出了相應(yīng)的處理意見(jiàn)和建議，對(duì)進(jìn)行機(jī)組直流系統(tǒng)及蓄電池組故障、柴油發(fā)電機(jī)異常、機(jī)組UPS系統(tǒng)異常等方面的異常處理具有一定的參考和借鑒意義。

1 系統(tǒng)運(yùn)行方式介紹

某電廠二期兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組線路出線與一期兩臺(tái)機(jī)組線路出線分別接在兩個(gè)不同的電網(wǎng)上。因該電廠啟備變接在一期電網(wǎng)側(cè)，為避免兩個(gè)電網(wǎng)在二期機(jī)組6 kV母線側(cè)出現(xiàn)合環(huán)，引發(fā)事故，所以二期機(jī)組不能使用6 kV廠用電源快切裝置。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)若發(fā)生廠用電失電事故，備用電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能，需在機(jī)組停運(yùn)狀態(tài)下采取手動(dòng)先斷后合的方式進(jìn)行。該電廠二期兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組均設(shè)計(jì)有4段6 kV母線，如圖1所示。本次機(jī)組廠用電源切換前二期兩臺(tái)機(jī)組均處于停運(yùn)狀態(tài)，因機(jī)組停運(yùn)時(shí)間不長(zhǎng)，汽機(jī)缸溫仍然較高，汽輪發(fā)電機(jī)組各油系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)、汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行中。二期機(jī)組的廠用電源全由啟備變提供，兩臺(tái)機(jī)組高廠變來(lái)6 kV母線工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)均在檢修位置。

圖1 機(jī)組6 kV廠用電系統(tǒng)

2 異常及處理

事發(fā)前準(zhǔn)備進(jìn)行二期兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組的廠用電源切換操作。為避免兩個(gè)電網(wǎng)在二期機(jī)組6 kV母線側(cè)出現(xiàn)合環(huán)，引發(fā)事故，該電廠準(zhǔn)備采取先依次將一臺(tái)機(jī)組4段6 kV母線的備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)斷開(kāi)并拉到試驗(yàn)位置后，再逐段合上各段6 kV母線的工作電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)的方式進(jìn)行操作。操作先從4號(hào)機(jī)組開(kāi)始，依次逐段拉開(kāi)了4號(hào)機(jī)組6 kV 4A1段和6 kV 4A2段母線的備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)，該操作未發(fā)生異?，F(xiàn)象。但是拉開(kāi)6 kV 4B1段母線備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)后，接連出現(xiàn)了集控室照明變暗，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)5 s后跳閘，4號(hào)機(jī)組DCS電腦畫(huà)面全部黑屏無(wú)法監(jiān)視，主機(jī)直流油泵、直流密封油泵和兩臺(tái)小機(jī)直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后又相繼跳閘等一系列異?，F(xiàn)象。異常發(fā)生后，就地手啟密封油直流油泵和主機(jī)直流油泵，發(fā)現(xiàn)均無(wú)法啟動(dòng)。因發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)和主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)均停運(yùn)，為防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣泄漏引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故〔1〕，就地進(jìn)行發(fā)電機(jī)緊急排氫操作。就地檢查發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組兩套UPS系統(tǒng)全部失電，因DCS操作電腦失電無(wú)法遠(yuǎn)控操作，緊急情況下在6 kV配電間就地手動(dòng)合上了4號(hào)機(jī)組前面拉開(kāi)的6 kV母線段備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)，恢復(fù)了機(jī)組的廠用電源；后逐步將機(jī)組保安電源、直流及UPS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)及機(jī)組各油系統(tǒng)、主機(jī)盤(pán)車(chē)等恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。事后就地檢查柴油發(fā)電機(jī)未發(fā)現(xiàn)明顯的異?，F(xiàn)象，重新試啟柴油發(fā)電機(jī)發(fā)現(xiàn)又可以正常啟動(dòng)。

3 異常情況分析

3.1 直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后又相繼跳閘的原因分析

事后經(jīng)查閱相關(guān)設(shè)備的歷史參數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組6 kV 4B1段母線失電后，因柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后又跳閘，導(dǎo)致機(jī)組保安段電源失去，機(jī)組正在運(yùn)行的交流油泵全部跳閘，汽輪發(fā)電機(jī)組的直流油泵、直流密封油泵和兩臺(tái)小機(jī)的直流油泵均有時(shí)間不等的短暫?jiǎn)?dòng)運(yùn)行記錄，后又全部相繼發(fā)生跳閘。事發(fā)后曾多次嘗試進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)主機(jī)直流油泵和直流密封油泵，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)直流油泵的電源開(kāi)關(guān)合閘后就立即跳開(kāi)。另外在查閱直流220 V母線電壓歷史參數(shù)曲線時(shí)發(fā)現(xiàn)，在該機(jī)組幾臺(tái)直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)的同時(shí)直流220 V母線電壓呈現(xiàn)出明顯的快速下降趨勢(shì)，最低下降至98 V。由此可以判斷出機(jī)組幾臺(tái)直流油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后又相繼跳閘的原因是直流220 V母線電壓降低后引起直流電機(jī)欠壓保護(hù)動(dòng)作。為了驗(yàn)證這個(gè)判斷，進(jìn)行了事故模擬試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同時(shí)啟動(dòng)機(jī)組的4臺(tái)直流油泵運(yùn)行后直流220 V母線電壓開(kāi)始快速下降，最低降至83 V。由此也證實(shí)了該臺(tái)機(jī)組直流220 V母線電壓異常下降的原因是蓄電池組故障，這也是引發(fā)本次異常事件的主要原因之一。

事后經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該電廠4號(hào)機(jī)組直流220 V部分蓄電池已經(jīng)故障失效，為確保機(jī)組廠用電的正常切換和二期機(jī)組的正常啟動(dòng)，暫時(shí)將4號(hào)機(jī)組直流220 V系統(tǒng)的蓄電池組退出運(yùn)行，合上鄰機(jī)來(lái)直流220 V母線聯(lián)絡(luò)刀閘，由鄰機(jī)的充電裝置通過(guò)聯(lián)絡(luò)刀閘帶兩臺(tái)機(jī)組兩段直流母線并列運(yùn)行。事后通過(guò)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)及更換部分故障蓄電池等方法恢復(fù)了機(jī)組蓄電池組的正常備用〔2〕。

3.2 柴油發(fā)電機(jī)未成功啟動(dòng)的原因分析

當(dāng)機(jī)組6 kV 4B1段母線失電后，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)約5 s后跳閘，導(dǎo)致機(jī)組保安段電源失去，這是引發(fā)本次異常事件的另一個(gè)主要原因。

事后進(jìn)行了柴油發(fā)電機(jī)試啟動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)又可以正常啟動(dòng)，經(jīng)檢查也未發(fā)現(xiàn)明顯異常。但是在4號(hào)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行后首次柴油發(fā)電機(jī)試啟動(dòng)定期工作時(shí)，發(fā)生了柴油發(fā)電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的異常現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)本體控制面板有“冷卻液溫度低”的報(bào)警信息〔3〕。后檢查發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)本體冷卻液加熱器電源空開(kāi)故障，加熱器不能正常工作，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)本體因溫度低無(wú)法啟動(dòng)。由此可以斷定上次柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)5 s后跳閘也是該原因?qū)е碌?，和本次異常不同的是上次柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)后又因本體溫度低導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，5 s后發(fā)生跳閘，柴油發(fā)電機(jī)在經(jīng)過(guò)前面一次短暫的轉(zhuǎn)動(dòng)后，其本體溫度得以適當(dāng)加熱提高，所以事后試啟柴油發(fā)電機(jī)又成功啟動(dòng)，導(dǎo)致該缺陷沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給4號(hào)機(jī)組的安全運(yùn)行埋下了隱患。

3.3 機(jī)組UPS系統(tǒng)失電的原因分析

該電廠二期每臺(tái)機(jī)組裝設(shè)兩套UPS主機(jī) (2×100 kVA并機(jī)運(yùn)行)、一套旁路電源、一面負(fù)荷饋線柜，兩套UPS主機(jī)的交流電源和旁路電源都接自機(jī)組保安段，如圖2所示。當(dāng)機(jī)組保安段電源失去后，導(dǎo)致機(jī)組UPS系統(tǒng)主路和旁路兩路交流電源全失，此時(shí)UPS系統(tǒng)自動(dòng)切換到蓄電池供電模式，由直流220 V蓄電池組帶逆變器工作。但因事發(fā)時(shí)蓄電池組故障使直流220 V母線電壓下降過(guò)低導(dǎo)致UPS系統(tǒng)逆變器欠壓保護(hù)動(dòng)作而自動(dòng)停止工作，逆變器欠壓保護(hù)動(dòng)作定值＜176 V，本次事故造成直流220 V母線電壓最低降至98 V，已嚴(yán)重低于UPS系統(tǒng)逆變器欠壓保護(hù)動(dòng)作定值，最終導(dǎo)致機(jī)組UPS系統(tǒng)失電，進(jìn)而引發(fā)機(jī)組DCS系統(tǒng)電源失電，所有操作電腦顯示器黑屏無(wú)法操作和監(jiān)視的異常事件。

圖2 機(jī)組UPS系統(tǒng)

3.4 6 kV 4B1段母線停電引發(fā)異常的原因分析

6 kV 4B1段母線停電跟6 kV各段母線的負(fù)荷配置有關(guān)系。經(jīng)過(guò)前面的分析可知引起本次一系列異常事件的主要原因之一是蓄電池組故障引起直流22 0V系統(tǒng)母線電壓低，同時(shí)也導(dǎo)致了機(jī)組UPS系統(tǒng)失電。因?yàn)橹绷?20 V系統(tǒng)充電裝置的交流電源〔4〕和機(jī)組UPS系統(tǒng)的主旁路交流輸入電源均是分別接自4號(hào)機(jī)組的汽機(jī)保安段母線和鍋爐保安段母線，所以只要任一保安段電源有電，直流220 V系統(tǒng)和機(jī)組UPS系統(tǒng)就可以正常工作。由機(jī)組380 V保安PC系統(tǒng) (圖3)可看出，4號(hào)機(jī)組的汽機(jī)保安段母線有來(lái)自汽機(jī)PC A段、汽機(jī)PC B段和柴油發(fā)電機(jī)三路電源，4號(hào)機(jī)組的鍋爐保安段母線也有來(lái)自鍋爐PC A段、鍋爐PC B段和柴油發(fā)電機(jī)三路電源。而汽機(jī)PC A段和鍋爐PC A段的上一級(jí)電源均來(lái)自6 kV 4A1段母線，汽機(jī)PC B段和鍋爐PC B段的上一級(jí)電源均來(lái)自6 kV 4B1段母線。由此可知，當(dāng)機(jī)組廠用電源切換操作開(kāi)始后，依次拉開(kāi)了4號(hào)機(jī)組6 kV 4A1段和6 kV 4A2段母線的備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)后，只是導(dǎo)致4號(hào)機(jī)組的汽機(jī)保安段母線和鍋爐保安段母線均失去了一路電源，各自都還有兩路電源，所以此操作未引發(fā)異常。但是再拉開(kāi)6 kV 4B1段母線備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)時(shí)，就導(dǎo)致4號(hào)機(jī)組的汽機(jī)保安段母線和鍋爐保安段母線均失去了兩路工作電源，在此情況下柴油發(fā)電機(jī)正常會(huì)聯(lián)鎖啟動(dòng)給保安電源供電，但實(shí)際情況卻是柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后又因本體溫度過(guò)低發(fā)生跳閘，這樣使得兩段保安電源全部失電，最終導(dǎo)致了一系列異常事件的發(fā)生。

圖3 機(jī)組380 V保安PC段系統(tǒng)

4 結(jié)論和建議

1)直流系統(tǒng)、蓄電池組和柴油發(fā)電機(jī)等是發(fā)電廠的事故緊急后備電源和核心設(shè)備，當(dāng)機(jī)組廠用電源失去后，具有確保發(fā)電機(jī)組安全停運(yùn)、正常通訊、保護(hù)及自動(dòng)裝置正常工作等重要作用。機(jī)組運(yùn)行期間若發(fā)生故障將會(huì)給機(jī)組的安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，相關(guān)專(zhuān)業(yè)平時(shí)要做好運(yùn)行和維護(hù)工作，確保其時(shí)刻處于良好狀態(tài)。

2)運(yùn)行部門(mén)要做好對(duì)運(yùn)行人員的技能培訓(xùn)工作，使運(yùn)行人員熟練掌握直流系統(tǒng)、蓄電池組、UPS系統(tǒng)及柴油發(fā)電機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備的巡檢標(biāo)準(zhǔn)、操作方法及事故處理技能，并持續(xù)提高員工對(duì)機(jī)組廠用電失電事故的應(yīng)急處理能力。

3)電氣維護(hù)專(zhuān)業(yè)應(yīng)重視和加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)、蓄電池組、UPS系統(tǒng)及柴油發(fā)電機(jī)等重要系統(tǒng)設(shè)備的定期保養(yǎng)和維護(hù)工作，在點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、日常維護(hù)、定期工作及檢修項(xiàng)目確定等諸多環(huán)節(jié)上，嚴(yán)格按照檢修規(guī)程、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)〔5〕及設(shè)備廠家技術(shù)手冊(cè)中的維護(hù)保養(yǎng)要求執(zhí)行。

4)在進(jìn)行機(jī)組廠用電切換、機(jī)組啟停等重大操作前，應(yīng)組織進(jìn)行機(jī)組各直流油泵及柴油發(fā)電機(jī)的試啟動(dòng)工作，已檢驗(yàn)直流系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)是否處于良好備用狀態(tài)，確保電廠廠用電突然失去后汽輪發(fā)電機(jī)組可以安全順利的停運(yùn)。同時(shí)應(yīng)制定完善的技術(shù)措施和操作票提前下發(fā)給運(yùn)行人員學(xué)習(xí)，在操作前還應(yīng)對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)交底工作，使運(yùn)行人員熟練掌握操作流程、風(fēng)險(xiǎn)及異常處理方法。

5)發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生密封油交直流油泵均失電停運(yùn)，發(fā)電機(jī)組應(yīng)立即停機(jī)并進(jìn)行緊急排氫操作，以防氫氣泄漏引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故，同時(shí)就地操作人員還應(yīng)做好個(gè)人防護(hù)，以免出現(xiàn)人身傷害事故，

6)對(duì)于新建電廠建議應(yīng)合理設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)蓄電池組的容量，確保機(jī)組投產(chǎn)后蓄電池組容量可以滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行要求〔6〕，采購(gòu)蓄電池時(shí)要選取質(zhì)量和口碑好的廠家，確保蓄電池組可以長(zhǎng)期安全使用。

〔1〕國(guó)家能源局電力安全監(jiān)管司，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì).《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》輔導(dǎo)教材 (2014年版)〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2014.

〔2〕顏斯光.發(fā)電廠蓄電池組提前失效的原因分析與處理改進(jìn)〔J〕.山東工業(yè)技術(shù)，2014(14):132.

〔3〕康明斯公司.康明斯電力系統(tǒng)Power Command?PCCⅡ智慧型數(shù)碼式控制發(fā)電機(jī)組操作手冊(cè) 〔Z〕.2004.

〔4〕白忠敏，於崇干，劉百震.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，1999.

〔5〕中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程:DL/T724—2000〔S〕.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

〔6〕中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程:DL/T 5044—2004〔S〕.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

Analysis and Treatment of Abnormity Caused by Battery Pack Fault in Power Plant

ZHANG Fan， YAN Hong， WANG Wei
(Shenhua Guohua Yongzhou Power Generation Co.， Ltd， Yongzhou 425000， China)

A DC 220 V battery pack broke down during the switching of the power supply in a power plant，meanwhile the interlock start of diesel generator was not successful.It resulted in a series of abnormal events such as abnormal DC system，UPSsystem power failure， DCSsystem power failure， tripping occurred after the successful start of each DClube oil pump and so on.This paper analyzes the influence of the failure of the DC 220 V battery pack and the failure of the diesel generator to other systems and equipment，and puts forward corresponding treatments and suggestions.

DC system；storage battery；diesel generator；UPSsystem；auxiliary power

TM621.7

B

1008-0198(2017)05-0047-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.012

2017-08-22

張帆(1983)，男，漢族，河南商丘人，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行工作。