陳志勇

(廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東汕尾 516600)

0 引言

大型發(fā)電機(jī)組裝設(shè)出口斷路器具有簡化操作程序，提高供電可靠性，增強(qiáng)保護(hù)的動作選擇性和故障分辨能力等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)出口斷路器的重要組成部分，對發(fā)電機(jī)出口斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。

廣東紅海灣發(fā)電有限公司一期3、4號機(jī)組為2×660 MW燃煤機(jī)組，3、4號機(jī)組采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線，發(fā)電機(jī)設(shè)置出口斷路器。出口斷路器冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)扇冷卻，分相設(shè)計(jì)，每相分為A、B兩組冷卻風(fēng)機(jī)，由4個(gè)軸流風(fēng)機(jī)M01、M02、M03、M04和2個(gè)離心風(fēng)機(jī)M05、M06組成，用于冷卻出口斷路器頂部散熱管中的SF6氣體。A組冷卻風(fēng)機(jī)由2個(gè)軸流風(fēng)機(jī)M01、M02和1個(gè)離心風(fēng)機(jī)M05組成，B組冷卻風(fēng)機(jī)由2個(gè)軸流風(fēng)機(jī)M03、M04和1個(gè)離心風(fēng)機(jī)M06組成。出口斷路器A、B、C三相分別設(shè)置一級、二級、三級告警，當(dāng)某相出現(xiàn)故障時(shí)，對應(yīng)的告警燈點(diǎn)亮。同時(shí)，出口斷路器每相設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕，當(dāng)報(bào)警燈點(diǎn)亮?xí)r，按下面板上的復(fù)位按鈕，若報(bào)警消失則表示故障消失，否則表示報(bào)警長期存在，需要進(jìn)一步檢查處理。

1 原理分析

風(fēng)冷系統(tǒng)的啟停原則是當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)在“AUTO”位置時(shí)，出口斷路器合閘時(shí)風(fēng)冷系統(tǒng)啟動，出口斷路器分閘時(shí)冷卻系統(tǒng)停止。兩組冷卻風(fēng)機(jī)一組運(yùn)行、另一組備用，24 h自動切換。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)在“GRA”或“GRB”位置時(shí)，則該組風(fēng)扇長期運(yùn)行。具體的出口斷路器風(fēng)扇配置見圖1。其中M01、M02、M03、M04為軸流式風(fēng)機(jī)，M05、M06為離心式風(fēng)機(jī)。H13、H33、H53為一級告警指示燈，H14、H34、H54為二級告警指示燈。H15、H35、H55為三級告警指示燈。H13、H33、H53為復(fù)位按鈕，H11和H12為旋轉(zhuǎn)開關(guān)指示燈，當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)在“GRA”位置時(shí)，H11點(diǎn)亮，在“GRB”位置時(shí)，H12點(diǎn)亮，在“AUTO”位置，H11、H12都不亮。

圖1 出口斷路器風(fēng)扇配置圖

為避免啟動風(fēng)機(jī)導(dǎo)致的沖擊電流過大現(xiàn)象，設(shè)計(jì)采取了分相分批啟動風(fēng)機(jī)的措施，啟動A組冷卻風(fēng)機(jī)時(shí)，C相風(fēng)機(jī)、B相風(fēng)機(jī)、A相風(fēng)機(jī)分別由時(shí)間繼電器K70、時(shí)間繼電器K71、時(shí)間繼電器K73分別延時(shí)0 s、2 s、4 s啟動風(fēng)機(jī)；啟動B組冷卻風(fēng)機(jī)時(shí)，C相風(fēng)機(jī)、B相風(fēng)機(jī)、A相風(fēng)機(jī)分別由時(shí)間繼電器K80、時(shí)間繼電器K81、時(shí)間繼電器K83分別延時(shí)0 s、2 s、4 s啟動風(fēng)機(jī)。

出口斷路器冷卻系統(tǒng)設(shè)有監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的監(jiān)視回路，實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)機(jī)，異常運(yùn)行情況會發(fā)出告警，分為一級故障告警、二級故障告警、三級故障告警。圖2為出口斷路器冷卻系統(tǒng)電路原理圖，當(dāng)啟動A組冷卻風(fēng)機(jī)的C相、B相、A相時(shí)，K70、K71、K73動作，當(dāng)啟動B組冷卻風(fēng)機(jī)的C相、B相、A相時(shí)，K80、K81、K83繼電器動作。

圖2 出口斷路器冷卻系統(tǒng)電路原理圖

2 應(yīng)用分析

3、4號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器自投運(yùn)以來，運(yùn)行情況良好，并未出現(xiàn)任何告警。自2017年起，3、4號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器頻頻出現(xiàn)一級和二級告警。出口斷路器冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)一級、二級、三級告警時(shí)，故障相的報(bào)警燈點(diǎn)亮，顯示故障相回路的風(fēng)機(jī)空氣開關(guān)、電流繼電器或電機(jī)本身存在故障，實(shí)時(shí)聯(lián)啟備用組風(fēng)機(jī)。下面結(jié)合兩種典型的出口斷路器冷卻系統(tǒng)告警現(xiàn)象，來分析發(fā)電機(jī)出口斷路器的告警原因，并對處理方法進(jìn)行總結(jié)。

2.1 一級告警

2017年1月16日，運(yùn)行人員在巡檢過程中，發(fā)現(xiàn)4號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器風(fēng)冷系統(tǒng)發(fā)出一級故障告警，繼保人員隨即前往現(xiàn)場進(jìn)行檢查。經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)4號發(fā)電機(jī)出口斷路器風(fēng)扇C相一級報(bào)警燈亮，B組軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，A組備用軸流風(fēng)機(jī)已聯(lián)啟，符合一級報(bào)警的特征。打開匯控柜檢查，發(fā)現(xiàn)C相K11、K13繼電器線圈吸合，正常時(shí)K11、K13繼電器不應(yīng)該吸合。結(jié)合圖紙進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)K25繼電器線圈帶電，K25繼電器常開接點(diǎn)13、14閉合自保持、K25繼電器線圈吸合，K11、K13繼電器線圈吸合、K01繼電器吸合后，經(jīng)過5 s發(fā)一級報(bào)警，聯(lián)啟備用軸流風(fēng)機(jī)。圖3為一級報(bào)警電路原理圖，當(dāng)出現(xiàn)一級報(bào)警時(shí)，S11閉合，KA10電流繼電器觸點(diǎn)帶電，K25繼電器帶電自保持，驅(qū)動K11、K13繼電器閉合，K21繼電器閉合，一級報(bào)警回路接通，一級報(bào)警燈點(diǎn)亮。

圖3 一級報(bào)警電路原理圖

經(jīng)過檢查分析最終確認(rèn)出口斷路器C相一級報(bào)警原因KA10繼電器或K25繼電器故障導(dǎo)致KA10繼電器在通電的瞬間，其常閉接點(diǎn)11、12未斷開或在K25繼電器線圈吸合后，其常閉接點(diǎn)才斷開，導(dǎo)致K25繼電器帶電，從而引發(fā)一級告警。確認(rèn)告警原因后，因機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，無法在線更換繼電器，繼保人員對C相一級報(bào)警進(jìn)行復(fù)位，報(bào)警消失。

繼保人員利用4號機(jī)組檢修機(jī)會，對4號發(fā)電機(jī)出口斷路器匯控柜內(nèi)所有繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)KA10繼電器常開接點(diǎn)動作后不能返回，和之前C相一級報(bào)警原因分析一致。立即對繼電器進(jìn)行更換，并進(jìn)行風(fēng)扇切換試驗(yàn)，風(fēng)扇運(yùn)行正常。

2.2 二級告警

2017年7月8日，3號發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)發(fā)出二級告警。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)3號發(fā)電機(jī)出口斷路器803開關(guān)匯控柜A相A、B兩組冷卻風(fēng)機(jī)均處于運(yùn)行狀態(tài)，控制面板A相二級故障報(bào)警。打開匯控柜觀察，發(fā)現(xiàn)用于檢測離心風(fēng)機(jī)一次回路電流的KA55欠電流繼電器動作。KA55繼電器延時(shí)動作后驅(qū)動二級故障中間繼電器K67動作，并聯(lián)起了B組M06離心風(fēng)機(jī)。此時(shí)，K55與K56繼電器均動作，M05與M06離心風(fēng)機(jī)均處于運(yùn)行狀態(tài)。

手動按下復(fù)歸按鈕后，二級報(bào)警燈熄滅，K67繼電器返回。同時(shí)，KA55欠流繼電器R燈閃爍，經(jīng)動作延時(shí)以后，KA55、K67繼電器相繼動作，風(fēng)扇二級報(bào)警再次發(fā)生。在出口開關(guān)本體上面檢查M05及M06兩臺離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)兩臺風(fēng)機(jī)均在運(yùn)行，但M05電機(jī)外殼明顯偏熱。使用電流鉗表測量A組M05離心風(fēng)機(jī)電流，測得A相電流0 A，B相電流4.3 A，C相電流4.3 A。斷開M05離心風(fēng)機(jī)動力電源開關(guān)Q55，使M05離心風(fēng)機(jī)停運(yùn)，M06離心風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行。使用萬用表測量M05離心風(fēng)機(jī)直阻，A、B相間16 MΩ，A、C相間16 MΩ，B、C相間14 Ω，此時(shí)確認(rèn)KA55欠流繼電器動作是因?yàn)锳組M05離心風(fēng)機(jī)A相中間航空接頭接觸不良導(dǎo)致缺相。隨后，繼保人員聯(lián)系一次人員處理電機(jī)缺相問題，處理好后風(fēng)扇二級報(bào)警經(jīng)復(fù)位后消失。手動模擬A、B組冷卻風(fēng)扇切換及M05、M06離心風(fēng)機(jī)切換試驗(yàn)，多次進(jìn)行切換結(jié)果均正常，未再次發(fā)生風(fēng)扇報(bào)警問題。圖4為二級報(bào)警電路原理圖，當(dāng)出現(xiàn)二級報(bào)警時(shí)，S51接通，KA55電流繼電器觸點(diǎn)接通，K67繼電器閉合，驅(qū)動K62繼電器閉合，二級報(bào)警回路接通，二級報(bào)警燈點(diǎn)亮。

圖4 二級報(bào)警電路原理圖

2.3 處理方法總結(jié)

從以上兩起典型的告警情況，結(jié)合廣東紅海灣發(fā)電有限公司3、4號機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行情況來看，冷卻系統(tǒng)一級、二級告警較多，三級告警較少。當(dāng)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)告警時(shí)，從一次部分和二次部分來檢查。一次部分可重點(diǎn)檢查電機(jī)航空插頭、電機(jī)本體，二次部分重點(diǎn)檢查繼電器動作情況以及時(shí)間整定和配合問題。

當(dāng)冷卻系統(tǒng)發(fā)出一級告警時(shí)，重點(diǎn)檢查軸流風(fēng)機(jī)空氣開關(guān)是否在分閘位置、脫扣位置或檢查反應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的欠流繼電器KA1動作情況。

當(dāng)冷卻系統(tǒng)發(fā)出二級告警時(shí)，重點(diǎn)檢查離心風(fēng)機(jī)開關(guān)是否在分閘位置、脫扣位置或檢查反應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的欠流繼電器KA2動作情況以及反應(yīng)離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的欠流繼電器KA3動作情況。

當(dāng)冷卻系統(tǒng)發(fā)出三級告警時(shí)，重點(diǎn)檢查離心風(fēng)機(jī)開關(guān)是否均在分閘、脫扣位置，檢查一級故障聯(lián)啟備用組軸流風(fēng)機(jī)后，反應(yīng)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的欠流繼電器KA1情況以及二級故障聯(lián)啟備用離心風(fēng)機(jī)后，反應(yīng)離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況的欠流繼電器情況。需要注意的是，冷卻系統(tǒng)發(fā)出一級告警和二級告警，不影響機(jī)組運(yùn)行，維護(hù)人員可按上述方法進(jìn)行重點(diǎn)檢查，當(dāng)出現(xiàn)三級故障告警時(shí)，建議將發(fā)電機(jī)額定電流降到在14 kA以下，同時(shí)密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)的額定電流，及時(shí)查找告警原因消除缺陷，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

3 優(yōu)化建議

第一，將發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)一級、二級、三級告警信號接入DCS。大多數(shù)發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)并未接入DCS系統(tǒng)，導(dǎo)致運(yùn)行人員不能實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警信息，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過將告警信號接入DCS，能夠使運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)視出口斷路器冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，便于及時(shí)處理故障，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

第二，將出口斷路器冷卻系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)的航空插頭改為接線端子，可有效避免電機(jī)缺相。

第三，將出口斷路器冷卻系統(tǒng)內(nèi)的繼電器改造為插拔式繼電器，便于在線更換，可及時(shí)消除缺陷。

第四，定期對出口斷路器冷卻系統(tǒng)用的繼電器進(jìn)行校驗(yàn)，對不合格或不靈敏的繼電器進(jìn)行更換。

4 結(jié)論

發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)的安全穩(wěn)定對機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有舉足輕重的作用[2]。通過分析大型發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)的工作原理以及應(yīng)用情況，總結(jié)了大型發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻系統(tǒng)的告警原因及處理方法，有針對性的提出了優(yōu)化建議，為運(yùn)行維護(hù)人員提供了缺陷處理的思路。