直流接地導致發(fā)電機滅磁開關跳閘停機事故的分析

白小平，呂慶慶

(大唐景泰發(fā)電廠，甘肅 白銀 730408)

某電廠一期安裝2臺660 MW火電空冷機組，于2009年先后投產(chǎn)發(fā)電。機組使用ABB公司生產(chǎn)的UNITROL 5000型勵磁調節(jié)裝置。

2011-06-27，2號機組空冷島沖洗，有部分沖洗水淋濕了2號廠高變本體，導致直流110 V正極接地。在直流正極接地點查找過程中，該電廠熱控人員在處理廠高變油面溫度表缺陷時，因操作失誤造成直流系統(tǒng)負極接地，引起發(fā)電機滅磁開關跳閘停機事故。

1 事故原因分析

(1)從勵磁調節(jié)器的報告及動作情況分析，勵磁調節(jié)器收到發(fā)變組保護去跳滅磁開關的指令，使滅磁開關跳閘。

(2)從發(fā)變組保護的報告及動作情況分析，發(fā)變組保護首先監(jiān)測到失去勵磁，進而發(fā)出指令去跳滅磁開關來全停(指發(fā)變組保護同時去跳汽輪機、滅磁開關、發(fā)變組主開關和廠用開關)。

(3)發(fā)電機“勵磁緊急停機”事故按鈕可以緊急跳滅磁開關，安裝在運行集控操作臺前，且按鈕外殼加裝防護罩。經(jīng)核實，該按鈕無人按動，且狀態(tài)良好。

(4)在勵磁調節(jié)器外供直流電源短路瞬間失電、又馬上恢復直流電源時，可能造成滅磁開關跳閘。但在機端勵磁變正常運行的情況下，即使失去2路蓄電池的外供直流電源，或者失去2路蓄電池的直流電源后再送電，均不會造成滅磁開關跳閘。發(fā)電機正常運行時，勵磁調節(jié)器的直流電源取自勵磁變低壓側，然后經(jīng)交/直流轉換后進行供電，而勵磁調節(jié)器外供直流電源僅作為勵磁調節(jié)器的備用控制電源。現(xiàn)場模擬試驗也證明了以上分析的正確性。

(5)勵磁調節(jié)器中間繼電器KJ動作是引起跳機的“元兇”。勵磁調節(jié)裝置雖然收到跳滅磁開關的指令，但發(fā)變組和“勵磁緊急停機”按鈕均未動作去跳滅磁開關，與勵磁調節(jié)裝置的報告及動作情況相矛盾。

從以上分析可知，沒有外部信號跳滅磁開關，初步判斷是勵磁調節(jié)器中間繼電器KJ發(fā)生誤動，使滅磁開關跳閘線圈TQ動作跳閘，并且發(fā)出“勵磁裝置收到外部來跳勵磁指令”信號。

勵磁調節(jié)器控制回路原理如圖1所示。

圖1 事故時的勵磁調節(jié)器控制回路原理示意

從發(fā)變組保護出口繼電器ZJ的接點到勵磁調節(jié)器中間繼電器KJ線圈由1根長電纜(約150 m)相連，該電纜對地分布電容較大。同時，KJ動作功率較小(實際測量值僅為0.22 W)，抗干擾能力差，當有嚴重的直流接地或交流電竄入直流電時，繼電器KJ就會誤動作，并導致滅磁開關跳閘進而引起跳機事故。

圖1中，當K(1)點發(fā)生接地時，+KM的電壓被接地點拉到0，-KM的電壓降為-220 V，電纜對地電容上的電壓亦變?yōu)?220 V。當再發(fā)生K(2)點接地時，-KM的電壓將接地點拉到0(此時正、負極短路)，電纜對地電容上的電壓需要從-220 V變?yōu)?。但由于電容電壓不能突變，電容儲存的能量只能通過勵磁調節(jié)器的中間繼電器KJ消耗掉，這樣就使KJ發(fā)生了誤動作。

2 改進措施

為了避免較小功率的中間繼電器KJ再次發(fā)生誤動，在KJ處加裝1個大功率繼電器DKJ(功率大于5 W)，以增大抗干擾能力。由原啟動KJ的發(fā)變組保護出口繼電器ZJ的接點啟動DKJ，然后再由DKJ去啟動跳滅磁開關的中間繼電器KJ。改進后的勵磁調節(jié)器控制回路原理如圖2所示。

圖2 進后的勵磁調節(jié)器控制回路原理示意

這樣改進后，不僅保留了勵磁調節(jié)器的跳閘和報警功能，同時消除了直流接地誤跳滅磁開關的隱患。電廠實際運行經(jīng)驗也表明這是一個有效的方法。

3 事故反思

3.1 認真執(zhí)行反事故措施

《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施（2011年12月修訂版）》第15.7.8條規(guī)定：“所有涉及直接跳閘的重要回路應采用動作電壓在額定直流電源電壓55 %～70 %范圍以內的中間繼電器，并要求其動作功率不低于5 W。”第15.7.16條規(guī)定：“對經(jīng)長電纜跳閘的回路，應采取防止長電纜分布電容受影響和防止出口繼電器誤動的措施。”

直流系統(tǒng)接地是電力系統(tǒng)較為普遍、頻繁的故障，通常由電纜絕緣老化、維護人員檢修時的失誤、雨水淋濕等造成。直流系統(tǒng)接地導致發(fā)電機頻繁跳機，會給發(fā)電機組造成嚴重的損失。只有認真學習、熟悉并嚴格執(zhí)行有關反事故措施，才能防患于未然，確保機組能安全運行。

3.2 熟悉設備，掌握原理，及時發(fā)現(xiàn)并消除隱患

目前，不少發(fā)電廠使用UNITROL 5000型勵磁調節(jié)裝置。該裝置雖然調節(jié)性能穩(wěn)定，但也存在缺陷。因此，應加強培訓和學習，使維護人員正確掌握UNITROL 5000型勵磁調節(jié)裝置的工作原理，熟練地進行調試或根據(jù)運行需要修改參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)裝置存在的隱患缺陷并予以消除，切實保障發(fā)電機的正常穩(wěn)定運行。

3.3 執(zhí)行直流系統(tǒng)接地異常運行時的安全規(guī)定

直流系統(tǒng)正極接地后，安全規(guī)定要求不得在二次回路上進行工作，以免引起新的接地，導致故障范圍擴大。而該電廠人員在直流正極接地后，違規(guī)處理廠高變油面溫度表缺陷，造成直流系統(tǒng)負極接地，最終釀成跳機事故。

3.4 制定并執(zhí)行防止直流接地的安全措施

引起直流接地的原因中存在人為的因素，為此必須制定設備檢修(消缺)工作中防止直流接地的安全措施，并認真執(zhí)行。

1 王君亮.同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)原理與運行維護[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

2 竺士章.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)試驗[M].北京：中國電力出版社，2005.