陳東君

（廣東能源集團(tuán)（云浮）蓄能發(fā)電有限公司，廣東 新興 527400）

0 前言

滅磁開關(guān)作為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)開關(guān)，起到接通和斷開勵(lì)磁電流的作用，若機(jī)組在正常帶負(fù)荷運(yùn)行過程中發(fā)生滅磁開關(guān)跳閘，則勵(lì)磁電源消失，勵(lì)磁消失保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳開機(jī)端出口開關(guān)，機(jī)組甩負(fù)荷，輕者造成電廠機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)事件，重者造成機(jī)組損壞等不可估量的事件。

直流電源系統(tǒng)作為穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)，通常被用于電廠開關(guān)的操作電源，若出現(xiàn)接地問題，可能會(huì)造成開關(guān)的誤動(dòng)或拒動(dòng)，進(jìn)而造成事故或擴(kuò)大事故；作為電氣二次各設(shè)備的工作電源還可能造成直流電源系統(tǒng)因帶負(fù)荷不能正常工作等事件。

2019 年12 月某廠在1 號(hào)機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)間歇時(shí)，出現(xiàn)倒廠用電過程中1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)不明原因跳閘的現(xiàn)象。因此進(jìn)行了故障分析和查找，并順利找到故障是由于直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地造成。本文對(duì)于此類開關(guān)不明原因跳閘現(xiàn)象及直流系統(tǒng)絕緣問題加以分析。

1 故障出現(xiàn)及解決

結(jié)合1 號(hào)機(jī)組檢修，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了整體更換改造，更換改造包括勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、勵(lì)磁功率柜、滅磁開關(guān)柜等。新改造勵(lì)磁系統(tǒng)為廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司EXC9100 靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)，配套滅磁開關(guān)為ABB 公司E2N/E MS 1 600 A/1 000 V 型號(hào)產(chǎn)品，該開關(guān)雙跳閘線圈[1]。故障出現(xiàn)時(shí)已完成對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)本體調(diào)試（包括滅磁開關(guān)特性試驗(yàn)）、勵(lì)磁參數(shù)實(shí)測(cè)及建模和PSS 現(xiàn)場(chǎng)整定等涉網(wǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)均正常。

該廠使用直流系統(tǒng)電壓為220 V，雙充雙蓄電池組配置，直流系統(tǒng)為珠海瓦特電力設(shè)備有限公司GZDW 智能型高頻開關(guān)電力直流電源系統(tǒng)產(chǎn)品，在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置為廣州市仟順電力設(shè)備有限公司QDA-300 型產(chǎn)品。故障出現(xiàn)時(shí)1 號(hào)蓄電池組正在更換改造，由直流系統(tǒng)Ⅱ段帶直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段運(yùn)行。

該廠1 號(hào)機(jī)組為東方電機(jī)有限公司二十世紀(jì)七十年代產(chǎn)品，于2013 年進(jìn)行了增容改造，由36 MW增容至42 MW，增容后發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF42-40/7250，之后每年開展一次小修，該機(jī)組于2019 年7 月發(fā)生過因冷卻水管漏水造成的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障，2019年9 月發(fā)生過定子相間短路故障，本故障發(fā)生前剛完成小修工作并開展了啟動(dòng)調(diào)負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)正常。

1.1 故障出現(xiàn)

故障前1 號(hào)機(jī)組運(yùn)行方式：1 號(hào)機(jī)組停機(jī)態(tài)，機(jī)端出口開關(guān)斷開，滅磁開關(guān)合位。

故障前兩段400 V 廠用電運(yùn)行方式：400 V 母聯(lián)開關(guān)合位，400V Ⅱ段廠用電帶兩段廠用電運(yùn)行。

運(yùn)行人員恢復(fù)400 V 廠用電分段運(yùn)行方式，操作倒廠用電時(shí)，斷開400 V 母聯(lián)403 開關(guān)后，1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)跳開，備自投正確動(dòng)作合上400 V Ⅰ段廠用電401 開關(guān)，其他運(yùn)行設(shè)備均正常。

1.2 故障查找及解決

為了更好地查找故障，嘗試進(jìn)行了故障重現(xiàn)。模擬故障前運(yùn)行方式，將滅磁開關(guān)合閘，400V 母聯(lián)開關(guān)合位，400 V Ⅱ段廠用電帶兩段廠用電運(yùn)行。運(yùn)行人員再次斷開400 V 母聯(lián)403 開關(guān)，1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)再次跳開，隨后備自投動(dòng)作合上400 V Ⅰ段廠用電401 開關(guān)。直流系統(tǒng)Ⅱ段在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)正母對(duì)地電壓為1 V 的情況，后慢慢回到正常電壓，直流系統(tǒng)Ⅱ段充電機(jī)柜上面的智能監(jiān)視裝置出現(xiàn)正母對(duì)地絕緣下降到1 kΩ 多又恢復(fù)到正常絕緣水平的故障信息。

為了全面分析開關(guān)跳閘的原因，考慮有開關(guān)本身問題、保護(hù)動(dòng)作跳閘、手跳、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)誤開出跳閘、操作回路故障導(dǎo)致的跳閘等5 種常見可能，就該5 個(gè)可能分別排查。

（1）開關(guān)本身問題

該滅磁開關(guān)為新更換開關(guān)，考慮到該情況發(fā)生的概率較小，結(jié)合故障重現(xiàn)的情況，初步證明了此次開關(guān)不明原因跳閘不是開關(guān)本身問題造成的。

（2）保護(hù)動(dòng)作跳閘

發(fā)電機(jī)保護(hù)為唯一具有跳滅磁開關(guān)回路的繼電保護(hù)裝置，檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)，保護(hù)裝置無(wú)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文、無(wú)保護(hù)動(dòng)作指示燈，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)保護(hù)動(dòng)作告警信號(hào)報(bào)文，初步證明此次開關(guān)不明原因跳閘不是保護(hù)動(dòng)作出口跳閘造成的。

（3）手跳

詢問運(yùn)行人員和現(xiàn)場(chǎng)的檢修人員，無(wú)人手跳該滅磁開關(guān)，且故障重現(xiàn)也證明了此次開關(guān)不明原因跳閘不是手跳造成的。

（4）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)誤開出跳閘

檢查1 號(hào)機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在該時(shí)段無(wú)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開出信息報(bào)文，加上故障重現(xiàn)，證明此次開關(guān)不明原因跳閘不是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)誤開出跳閘造成的。

（5）操作回路故障導(dǎo)致的跳閘

根據(jù)故障重現(xiàn)的情況，在斷開400 V 母聯(lián)403開關(guān)時(shí)，除了1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)跳閘之外，直流系統(tǒng)Ⅱ段呈現(xiàn)出正母短時(shí)接地的狀態(tài)，分析可能在1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)操作回路存在另一接地點(diǎn)，與403 開關(guān)斷開后出現(xiàn)的直流系統(tǒng)正母接地的接地點(diǎn)形成回路，使1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)操作回路上的電壓分布發(fā)生變化，跳閘線圈兩側(cè)壓差到達(dá)動(dòng)作電壓，進(jìn)而造成1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)誤動(dòng)。所以要找到操作回路中的該接地點(diǎn)，保持滅磁開關(guān)斷開狀態(tài)，分別從外部跳閘回路電纜、直流電源回路、勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部回路接線三方面來檢查。

檢查發(fā)電機(jī)保護(hù)跳1 號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)電纜、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分合滅磁開關(guān)電纜，對(duì)地絕緣、線間絕緣，均為無(wú)窮大。

檢查勵(lì)磁系統(tǒng)直流電源回路絕緣，直流電源進(jìn)線對(duì)地、線間絕緣均為無(wú)窮大。勵(lì)磁系統(tǒng)柜內(nèi)兩路直流電源空開斷開狀態(tài)下，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量該兩路直流電源空開下端，第一路正負(fù)極均為5~6 kΩ，第二路為無(wú)窮大。根據(jù)滅磁開關(guān)斷開時(shí)絕緣仍然存在問題，直流系統(tǒng)正母接地時(shí)滅磁開關(guān)誤動(dòng)，推測(cè)出絕緣下降點(diǎn)在第一路跳閘回路滅磁開關(guān)輔助接點(diǎn)與跳閘線圈之間，操作回路如圖1 所示。

圖1 滅磁開關(guān)操作回路

檢查回路接線，有引至AP12 板和AP60 板兩路接線只有0.5~0.7 Ω。檢查發(fā)現(xiàn)該處一接線錯(cuò)誤，滅磁開關(guān)內(nèi)部接線中套管號(hào)為“QFG13”的接線不應(yīng)接在C11，應(yīng)接在11，如圖2 所示，接在C11 導(dǎo)致1號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)操作電源負(fù)極接地，至此找到直流系統(tǒng)負(fù)極接地點(diǎn)。

圖2 滅磁開關(guān)信號(hào)回路

分析直流系統(tǒng)正極接地點(diǎn)是否也在1 號(hào)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，根據(jù)倒廠用電過程中，Ⅰ段廠用電會(huì)短時(shí)消失，考慮Ⅰ段廠用電消失會(huì)影響的勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部的負(fù)荷，只有勵(lì)磁風(fēng)機(jī)。將負(fù)極接地故障保持，斷開勵(lì)磁風(fēng)機(jī)電源，未出現(xiàn)直流系統(tǒng)正極接地現(xiàn)象，滅磁開關(guān)也未跳開。

將接錯(cuò)的套管號(hào)為“QFG13”的接線接到正確位置，退出400 V 母聯(lián)403 開關(guān)備自投，斷開400 VⅠ段廠用電401 開關(guān)，使Ⅰ段廠用電消失，直流系統(tǒng)出現(xiàn)正極接地，將該供電方式持續(xù)1 min 左右，絕緣監(jiān)測(cè)裝置選出接地位置在直流母線，正母對(duì)地絕緣下降至10 kΩ 以下。合上400V Ⅰ段廠用電401 開關(guān)，使Ⅰ段廠用電恢復(fù)，直流系統(tǒng)正極接地消失，直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣、正負(fù)母電壓恢復(fù)正常。由此已經(jīng)可以明確該故障點(diǎn)應(yīng)位于同時(shí)存在Ⅰ段廠用電和直流電源供電的負(fù)荷，對(duì)該類負(fù)荷逐一排查，在斷開事故照明系統(tǒng)交流電源后（事故照明系統(tǒng)只接入Ⅰ段廠用電），事故照明系統(tǒng)開始工作，由直流系統(tǒng)供電，直流正極接地情況重現(xiàn)。逐一檢查各路事故照明負(fù)荷后，最終找到正極接地點(diǎn)位于水輪機(jī)層事故照明回路，至此找到正極接地點(diǎn)。

2 開關(guān)不明原因跳閘分析

已知其他一次設(shè)備無(wú)故障情況下，開關(guān)不明原因的跳閘，除了上述故障查找時(shí)羅列的開關(guān)本身問題、保護(hù)動(dòng)作跳閘、手跳、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)誤開出跳閘、操作回路故障導(dǎo)致的跳閘5 個(gè)常見可能性，還包括長(zhǎng)電纜的分布電容、交流竄入直流等交流干擾的可能性。在查找原因的時(shí)候，部分原因很好排除，但有部分原因不好發(fā)現(xiàn)，需要對(duì)操作回路比較熟悉，才能根據(jù)故障現(xiàn)象準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

對(duì)于除滅磁開關(guān)外的其他開關(guān)操作回路中，一般會(huì)設(shè)有監(jiān)視回路，通過TWJ 和HWJ 分別監(jiān)視合閘回路和跳閘回路，操作回路斷線、分合閘線圈故障、直流電源接地故障、回路竄電故障、回路閉鎖等都能通過監(jiān)視回路及時(shí)體現(xiàn)出來，其實(shí)可以考慮在滅磁開關(guān)操作回路增加監(jiān)視回路。

3 直流系統(tǒng)絕緣問題分析

該事件發(fā)生時(shí)，因1 號(hào)蓄電池組正在更換改造，由直流系統(tǒng)Ⅱ段帶直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段運(yùn)行，1 號(hào)機(jī)勵(lì)磁直流電源、事故照明系統(tǒng)電源由直流系統(tǒng)Ⅰ段提供，所以直流系統(tǒng)Ⅱ段絕緣監(jiān)測(cè)裝置選出的接地位置一直在直流母線，且絕緣監(jiān)測(cè)裝置具有電壓補(bǔ)償功能，正負(fù)母電壓一直保持平衡，而該情況未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。直流接地問題之所以一直沒有被發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)閮啥沃绷飨到y(tǒng)因?yàn)橐恍┢渌墓收项l繁告警，而告警信號(hào)合并送給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，所以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)經(jīng)常性出現(xiàn)告警報(bào)文和語(yǔ)音，運(yùn)行人員對(duì)廠房直流系統(tǒng)告警已不敏感，慣性認(rèn)為還是一直出現(xiàn)的告警信息，在倒廠用電時(shí)即使出現(xiàn)該故障告警也未引起警覺。又因只是單極短時(shí)接地，未造成不良后果，直至此次機(jī)組開機(jī)試驗(yàn)間歇時(shí)，發(fā)生滅磁開關(guān)不明原因跳閘后，直流系統(tǒng)單極接地問題才被電氣人員重視。由此可見，一些小的故障，即使不影響設(shè)備運(yùn)行，也要及時(shí)處理，否則可能存在更大的隱患。并且在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開入點(diǎn)夠用的情況下，告警信號(hào)盡量不要合并送給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

雖然該事件中直流系統(tǒng)短時(shí)的單極一點(diǎn)接地未造成保護(hù)和開關(guān)誤動(dòng)，但是直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地也存在保護(hù)和開關(guān)誤動(dòng)的可能，所以在日常運(yùn)維中一定要加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)絕緣問題的重視。

另外事故照明系統(tǒng)使用的直流電源系統(tǒng)也建議和操作電源使用的直流電源系統(tǒng)分開，避免因照明系統(tǒng)絕緣問題導(dǎo)致的直流系統(tǒng)接地，造成開關(guān)誤動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

這起事故發(fā)生的節(jié)點(diǎn)是新更換改造設(shè)備本體調(diào)試、涉網(wǎng)試驗(yàn)均完成后，設(shè)備參與機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)期發(fā)生的，所幸沒有造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)和損壞，暴露出設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠檢驗(yàn)時(shí)對(duì)于絕緣試驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)，新設(shè)備改造竣工驗(yàn)收時(shí)，電廠對(duì)于絕緣試驗(yàn)不夠重視，未能發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部接線的錯(cuò)誤。試驗(yàn)是檢驗(yàn)設(shè)備功能完好、接線正確的必要步驟，每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目都值得重視。