張亮杰

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

0 引言

大型發(fā)電機組裝設(shè)發(fā)電機出口斷路器，用于在發(fā)電機與電網(wǎng)之間形成一個有效的可控斷開點，在事故情況下能有效隔離故障點，減小發(fā)電機和變壓器事故的危害范圍，減少事故情況下的倒閘操作量，縮短故障恢復(fù)時間;在機組正常起停過程中，只需操作發(fā)電機出口斷路器，不需要切換廠用電，可提高廠用電可靠性，有效簡化發(fā)電機并網(wǎng)操作步驟，也便于機組檢修、調(diào)試，提高機組可用率。但是，如果該斷路器因故無法正常動作時，也可能導(dǎo)致機組啟動延誤、開關(guān)越級跳閘等異常情況。

1 系統(tǒng)概況和事件經(jīng)過

某電廠1號600 MW火力發(fā)電機組，為單元制接線，采用東方電機廠生產(chǎn)的QFSN-600-2-22A型發(fā)電機，發(fā)電機出口設(shè)有AREVA公司生產(chǎn)的FKG型斷路器(201)。該斷路器為戶內(nèi)三相機械聯(lián)動型、金屬封閉、液壓操作、SF6氣體絕緣斷路器，額定開斷電流為120 kA，單合閘線圈，雙跳閘線圈，其一次系統(tǒng)接線如圖1所示。

2017-04-08，1號發(fā)電機臨修后啟動進行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)瞬間運行人員在發(fā)電機出口斷路器處聽到合閘聲響，1號發(fā)電機正常接帶初始負(fù)荷35 MW，三相電流平衡對稱，但在DCS控制畫面上發(fā)電機出口斷路器(201)仍顯示為分閘狀態(tài)，故立即安排人員檢查。檢查發(fā)現(xiàn)就地匯控柜也顯示該斷路器在分閘狀態(tài)。

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況分析，出現(xiàn)此異?？赡苡?種原因:一種是斷路器實際已合閘到位，但輔助接點回路反饋異常;另一種是斷路器本身并未合閘到位，只是弧觸頭已接合而主觸頭并未有效接觸。如果是第2種情況，則存在因為弧觸頭通流能力不足而導(dǎo)致觸頭發(fā)熱燒熔的風(fēng)險。而由于斷路器狀態(tài)顯示為分閘位置，導(dǎo)致汽輪機DEH系統(tǒng)的控制模式未在并網(wǎng)狀態(tài)，汽輪機仍處于轉(zhuǎn)速控制模式，汽輪機實際轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定。由于電網(wǎng)頻率一直在變化，導(dǎo)致汽輪機設(shè)定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差，DEH系統(tǒng)則不斷地調(diào)整進汽調(diào)門，使發(fā)電機輸出功率逐漸波動上升，風(fēng)險越來越大。但是限于斷路器本身的封閉結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場無法對上述可能的2種原因做進一步明確診斷，而斷路器顯示為分閘狀態(tài)則將導(dǎo)致其分閘回路不能接通，無法進行正常打閘操作。

為盡快消除風(fēng)險，創(chuàng)造檢查消缺條件，向中調(diào)申請進行機組解列停運處理。隨后按正常停機流程(汽輪機聯(lián)跳發(fā)電機，即通過逆功率保護動作程跳發(fā)電機出口斷路器并滅磁)手動打閘汽輪機，聯(lián)跳發(fā)電機信號發(fā)出后因分閘回路不通，出口斷路器無法正常分閘，隨即觸發(fā)1號發(fā)電機出口斷路器失靈保護，跳開1號主變高壓側(cè)2201開關(guān)，1號主變和發(fā)電機一起從系統(tǒng)解列，機組安全停運。

圖1 一次系統(tǒng)接線

查保護動作報告如下:

1號發(fā)電機逆功率保護(逆功率定值為5 W，二次電流0．029 A，發(fā)電機CT變比:25 000/5，Ie=3．5 A)動作時，1號發(fā)電機定子電流二次值為:Ia=0．22 A;Ib=0．22 A;Ic=0．22 A。1 號發(fā)電機出口斷路器失靈保護(相電流整定值為1．05 A，發(fā)電機CT變比:25 000/5，Ie=3．5 A)動作時，1號發(fā)電機定子電流二次值為:Ia=1．460 A;Ib=1．399 A;Ic=1．407 A。保護均正常動作。逆功率保護及發(fā)電機出口斷路器失靈保護邏輯如圖2，3所示。

圖2 發(fā)電機逆功率保護動作邏輯

2 故障原因查找和處理

1號發(fā)變組從系統(tǒng)解列后，對發(fā)電機出口斷路器各部位進行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)其輔助接點傳動機構(gòu)的傳動支點處銷釘墊片碎裂。

圖3 發(fā)電機出口斷路器失靈保護邏輯

該開關(guān)輔助接點聯(lián)動機構(gòu)如圖4所示，其中:部件1為主觸頭機構(gòu)，部件2為輔助接點機構(gòu)連桿，部件3為輔助接點機構(gòu)傳動桿。當(dāng)斷路器合閘時，主觸頭機構(gòu)1帶動輔助接點機構(gòu)連桿2，使部件輔助接點機構(gòu)傳動桿3沿圖示箭頭方向移動，從而使斷路器輔助接點機構(gòu)動作，常開輔助接點閉合，常閉輔助接點打開。

圖4 開關(guān)輔助接點聯(lián)動機構(gòu)

銷釘墊片碎裂后，致使部件2輔助接點傳動機構(gòu)的連桿傳動支點和部件1，3脫扣，傳動功能失效。1號發(fā)電機出口斷路器主觸頭動作時，輔助接點傳動機構(gòu)未隨主觸頭的動作而動作，以致斷路器合閘后其輔助接點狀態(tài)并未翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致跳閘回路的201DL接點無法合上，使跳閘回路一直處于開路狀態(tài)，無法實現(xiàn)跳閘功能。此接點在斷路器內(nèi)部，現(xiàn)場無法進行就地短接，跳閘回路始終不能導(dǎo)通，以致在汽輪機打閘信號發(fā)出后，發(fā)電機出口斷路器沒有跳開，電流仍然存在，滿足失靈保護的啟動和動作判據(jù)(“斷路器保護動作”和“相電流”組成“與邏輯”)，從而觸發(fā)出口斷路器的失靈保護動作，并將上一級的1號主變高壓側(cè)開關(guān)2201跳開。

故障原因查明后，檢修人員對1號發(fā)電機出口斷路器輔助接點傳動機構(gòu)進行了重新裝配處理。將原來易老化碎裂的塑料墊片更換為堅固可靠的不銹鋼墊片(見圖4中圓圈內(nèi))，恢復(fù)了輔助接點傳動機構(gòu)的正常聯(lián)動功能。對修復(fù)后的斷路器進行就地和遠(yuǎn)方分合閘操作試驗，確認(rèn)斷路器分合閘動作正常，輔助接點反饋正常，消除了隱患，斷路器重新投運正常。

3 預(yù)防措施

(1) 針對機組并網(wǎng)狀態(tài)下出現(xiàn)發(fā)電機出口斷路器位置狀態(tài)反饋不對應(yīng)的異常情況，做好充分事故預(yù)想。遇到涉及電網(wǎng)和機組安全的異常情況，成立由繼保人員參與的異常處置小組，制定處置方案。對于可能導(dǎo)致主變高壓側(cè)開關(guān)因失靈保護動作跳閘的情況，必須提前與中調(diào)聯(lián)系并說明情況，獲得中調(diào)許可后，方可采用手動打閘汽輪機的方式將機組解列。同時為了防止手動打閘可能帶來的汽輪機超速風(fēng)險，必須在打閘前將機組功率降至零或微負(fù)值。

(2) 聯(lián)系斷路器廠家對開關(guān)輔助接點傳動裝置結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，將傳動機構(gòu)中易老化碎裂的所有塑料墊片全部更換為堅固可靠的不銹鋼墊片。

(3) 每次機組停機期間對此開關(guān)的傳動部件進行專項檢查，并進行傳動試驗，確保所有傳動機構(gòu)均可靠動作且能正確反饋位置狀態(tài)。

4 結(jié)束語

通過對此次事故的分析處理和經(jīng)驗總結(jié)，找出了此型發(fā)電機出口斷路器可靠性的不足之處，為生產(chǎn)廠家進一步提升設(shè)備可靠性提供了現(xiàn)場依據(jù)和解決方案，也為采用同型設(shè)備的單位盡早進行隱患治理提供經(jīng)驗，避免同類異常事件再次發(fā)生。