新投產(chǎn)機(jī)組跳閘故障原因分析及防范措施

杜彥樓

（華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310）

近年來新投產(chǎn)的火電機(jī)組較多，在這些機(jī)組中有50%～60%的機(jī)組在第1次檢修之前，多次發(fā)生機(jī)組跳閘，其原因主要有基建質(zhì)量問題、設(shè)備質(zhì)量問題、運(yùn)行人員操作不當(dāng)、檢修人員消缺引起跳閘等。為了保證新投產(chǎn)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在提高檢修運(yùn)行人員技能，完善基建遺留問題的基礎(chǔ)上，有許多問題需要排查解決，尤其是廠用電系統(tǒng)的保護(hù)配置、負(fù)荷分配、連鎖邏輯等方面需要重點(diǎn)排查，確保不因?yàn)槟骋回?fù)荷或某一分支故障而影響整臺(tái)機(jī)組的安全運(yùn)行。華能國際電力股份有限公司上安電廠（簡稱“華能上安電廠”）新投產(chǎn)機(jī)組由于公用輸煤系統(tǒng)6kV動(dòng)力電纜故障，導(dǎo)致機(jī)組跳閘，反映出廠用電系統(tǒng)的保護(hù)存在問題，為杜絕此類故障再次發(fā)生以下進(jìn)行深入分析。

1 機(jī)組概況

華能上安電廠三期工程新建2臺(tái)600MW發(fā)電機(jī)組，編號(hào)分別為5號(hào)機(jī)組和6號(hào)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組設(shè)A1、A2 2段6kV高壓廠用工作母線。5、6號(hào)機(jī)組共設(shè)1臺(tái)3號(hào)啟動(dòng)備用變壓器，機(jī)組正常運(yùn)行期間，A1、A2段由高壓廠用變壓器轉(zhuǎn)帶，啟動(dòng)備用變壓器空載備用，當(dāng)機(jī)組停運(yùn)時(shí)，各機(jī)組的A1、A2段6kV高壓廠用工作母線由啟動(dòng)備用變壓器轉(zhuǎn)帶。同時(shí)2臺(tái)機(jī)組設(shè)CS5、CS6 2段6kV公用母線，分別從5號(hào)機(jī)組5A1段和6號(hào)機(jī)組6A1段引接，正常運(yùn)行期間，CS5與CS6段6056母聯(lián)斷路器在備用狀態(tài)。CS5段帶03B1、03B3、03B5段和03A碎煤機(jī)運(yùn)行，1號(hào)、2號(hào)輔機(jī)循環(huán)水泵出口蝶閥電源由03B1段供電，1號(hào)、2號(hào)儀表空壓機(jī)由03B5段供電。CS6段帶03B2、03B4、03B6段和03B碎煤機(jī)運(yùn)行，3號(hào)、4號(hào)輔機(jī)循環(huán)水泵出口蝶閥電源由03B2段供電，3號(hào)、4號(hào)儀表空壓機(jī)由03B6段供電。CS5、CS6段公用母線一次側(cè)接線示意見圖1。

圖1 CS5、CS6段公用母線一次側(cè)接線示意

2 故障情況

2008年8月28日14：36，6號(hào)機(jī)組負(fù)荷為350 MW，突發(fā)“空壓機(jī)故障”報(bào)警，1－4號(hào)空壓機(jī)跳閘，公用CS5、CS6段失電，1－4號(hào)輔機(jī)循環(huán)水泵出口閥失電關(guān)閉。14：44，鍋爐主燃料跳閘（MFT），發(fā)出“給水泵全停”指令，機(jī)爐電大聯(lián)鎖動(dòng)作。

就地檢查發(fā)現(xiàn)5號(hào)機(jī)組6kV廠用電5A1段供CS6段的6051饋線斷路器跳閘，6051斷路器間隔保護(hù)面板有“零序保護(hù)動(dòng)作”報(bào)警信號(hào)，保護(hù)記錄零序電流達(dá)0.96A，CS5段6052進(jìn)線斷路器聯(lián)跳，保護(hù)面板沒有報(bào)警信號(hào)。6號(hào)機(jī)組6kV廠用電6A1段供CS6段的6061饋線斷路器跳閘，6061斷路器間隔保護(hù)面板有“零序保護(hù)動(dòng)作”報(bào)警信號(hào)，保護(hù)記錄零序電流達(dá)0.96A，CS6段6062進(jìn)線斷路器聯(lián)跳，保護(hù)面板沒有報(bào)警信號(hào)。CS6段輸煤03B碎煤機(jī)斷路器跳閘，保護(hù)面板有“零序保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)，保護(hù)記錄零序電流達(dá)1.940A。檢查其他負(fù)荷斷路器未見明顯異常。初步判斷CS5、CS6段失電是由03B碎煤機(jī)斷路器負(fù)荷側(cè)接地故障引起。

隨后檢查CS5、CS6段母線絕緣正常，檢查2段母線所帶其他負(fù)荷絕緣正常，分步恢復(fù)2段母線和母線所帶其他負(fù)荷運(yùn)行。經(jīng)進(jìn)一步檢測，確認(rèn)03B碎煤機(jī)電機(jī)電纜在輸煤系統(tǒng)T4塔附近擊穿接地。

3 故障發(fā)生過程

3.1 03B碎煤機(jī)斷路器跳閘

CS6段03B碎煤機(jī)斷路器保護(hù)裝置零序保護(hù)定值整定為零序電流0.25A，零序過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.5s，零序TA變比為50A/1A，整定定值和定值單一致。運(yùn)行人員第1次啟動(dòng)CS6段03B碎煤機(jī)時(shí)，由于電纜接地故障，零序電流超過定值，零序保護(hù)正確動(dòng)作跳閘。

3.2 6A1段供CS6段饋線6061斷路器跳閘

6061斷路器保護(hù)裝置零序保護(hù)定值整定為零序I段電流定值0.16A，零序I段時(shí)間為0.5s，零序TA變比為100A/1A。進(jìn)一步與定值單核對(duì)，發(fā)現(xiàn)定值單中零序I段時(shí)間為0.7s，保護(hù)裝置中零序I段時(shí)間實(shí)際整定錯(cuò)誤，與03B碎煤機(jī)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間同為0.5s，沒有形成保護(hù)級(jí)差，電纜故障時(shí)6061斷路器同時(shí)跳閘，擴(kuò)大了事故范圍。

3.3 CS6段進(jìn)線6062斷路器跳閘

6062斷路器保護(hù)裝置沒有報(bào)警信號(hào)，檢查零序保護(hù)定值整定為零序I段電流定值0.16A，零序I段過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，零序TA變比為100 A/1A。進(jìn)一步與定值單核對(duì)，發(fā)現(xiàn)定值單中零序I段時(shí)間為0.6s，保護(hù)裝置中零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間同樣整定錯(cuò)誤，但零序保護(hù)未動(dòng)作。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)由于CS6段6062斷路器保護(hù)零序TA在基建施工時(shí)沒有安裝，使此斷路器的零序保護(hù)形同虛設(shè)，零序保護(hù)無法動(dòng)作跳閘。6062斷路器最終跳閘原因?yàn)?061斷路器跳閘后聯(lián)跳6062斷路器。

3.4 6056母聯(lián)斷路器合閘

6062斷路器跳閘后由于其本身保護(hù)裝置零序保護(hù)沒有動(dòng)作，未發(fā)閉鎖備用電源快切裝置信號(hào)，CS6段備用電源快切裝置啟動(dòng)，斷路器切換成功，母聯(lián)6056斷路器合閘，CS6段由CS5段轉(zhuǎn)帶運(yùn)行，廠用電公用系統(tǒng)進(jìn)入非正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.5 CS5和CS6段同時(shí)失電

由于運(yùn)行人員沒有發(fā)現(xiàn)6061、6062斷路器跳閘和快切裝置啟動(dòng)切換的異常情況，遠(yuǎn)方操作臺(tái)也沒有03B碎煤機(jī)故障跳閘的報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行人員在沒有確認(rèn)03B碎煤機(jī)啟動(dòng)失敗原因情況下，4min后，再次試啟03B碎煤機(jī)，致使斷路器第2次合到電纜故障點(diǎn)上，03B碎煤機(jī)斷路器再次跳閘。

由于同樣原因，6051、6052斷路器保護(hù)裝置零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間也錯(cuò)誤整定為0.5s，同時(shí)6052斷路器處零序TA未安裝，零序保護(hù)同樣無法動(dòng)作跳閘。運(yùn)行人員第2次啟動(dòng)03B碎煤機(jī)時(shí)，6051斷路器零序保護(hù)動(dòng)作跳閘，聯(lián)跳6052斷路器，使CS5、CS6段所有電源斷路器跳閘，造成該電廠三期工程2個(gè)6kV公用段全部失電，由這2段供電的4臺(tái)空壓機(jī)跳閘，4臺(tái)輔機(jī)循環(huán)水泵液壓蝶閥失電關(guān)閉，最終導(dǎo)致6號(hào)機(jī)組跳閘。由于5號(hào)機(jī)組停機(jī)備用，避免了一次跳閘。

4 故障原因分析

4.1 電纜質(zhì)量存在問題

03B碎煤機(jī)電源電纜運(yùn)行不到半年出現(xiàn)絕緣擊穿故障，首先暴露了電纜質(zhì)量存在問題。電纜故障與產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、敷設(shè)時(shí)施工工藝欠佳、電纜頭制作質(zhì)量不過關(guān)等諸多因素有關(guān)，從此次電纜故障點(diǎn)位于電纜的直線段分析，電纜擊穿接地與電纜本身的質(zhì)量有關(guān)。

4.2 二次保護(hù)不能正確動(dòng)作

二次保護(hù)不能正確動(dòng)作是造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大的原因，此次故障暴露出二次保護(hù)存在以下問題。

a.零序保護(hù)定值整定錯(cuò)誤。03B碎煤機(jī)零序保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s，6061、6062斷路器此定值錯(cuò)誤整定為0.5s，造成6061、6062斷路器與03B碎煤機(jī)斷路器同時(shí)跳閘。6051、6052斷路器此定值也錯(cuò)誤整定為0.5s，造成6051、6052斷路器與03B碎煤機(jī)斷路器再次同時(shí)跳閘。

b.零序保護(hù)TA沒有安裝接線，基建質(zhì)量差。施工人員沒有按照設(shè)計(jì)要求安裝6052、6062斷路器處的零序TA，也沒有做相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更，保護(hù)傳動(dòng)人員也沒有發(fā)現(xiàn)存在的問題，保護(hù)無法動(dòng)作并閉鎖快切裝置，使故障情況下斷路器切換成功。

c.保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)警信號(hào)不全。6061斷路器和03B碎煤機(jī)斷路器保護(hù)裝置動(dòng)作后，由于相關(guān)保護(hù)動(dòng)作報(bào)警信號(hào)沒有接入控制室聲光報(bào)警系統(tǒng)，只在相應(yīng)的畫面顯示報(bào)警，斷路器跳閘后運(yùn)行人員不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。

d.零序保護(hù)級(jí)差不合理。保護(hù)定值單中03B碎煤機(jī)斷路器零序過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，6052、6062斷路器為0.6s，6051、6061斷路器為0.7s，3個(gè)斷路器零序過流保護(hù)時(shí)間級(jí)差太小，即便是保護(hù)定值整定正確，也存在誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。通常各級(jí)斷路器之間零序過流保護(hù)時(shí)間相差0.2s為宜。

4.3 操作不規(guī)范

運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，操作不規(guī)范，在03B碎煤機(jī)第1次啟動(dòng)不成功時(shí)，沒有及時(shí)查找原因，就冒然再次啟動(dòng)，導(dǎo)致了機(jī)組跳閘。

5 防范措施

a.運(yùn)行人員在發(fā)生啟動(dòng)失敗和設(shè)備跳閘時(shí)，應(yīng)首先查看設(shè)備狀態(tài)和保護(hù)裝置動(dòng)作情況，查明原因、排除故障后，方可進(jìn)行下一步操作。嚴(yán)禁在原因不明的情況下擅自操作。

b.按照設(shè)計(jì)要求對(duì)6052、6062斷路器加裝零序TA，在接地故障下可靠動(dòng)作，避免造成上級(jí)斷路器跳閘，同時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)閉鎖快切裝置，避免出現(xiàn)故障情況下電源快切裝置啟動(dòng)切換，提高公用段安全穩(wěn)定運(yùn)行。

c.梳理保護(hù)定值單，重新進(jìn)行定值核算，進(jìn)一步對(duì)保護(hù)裝置實(shí)際整定定值和聯(lián)鎖回路進(jìn)行核查傳動(dòng)，消除基建留下的隱患。

d.對(duì)電氣保護(hù)報(bào)警進(jìn)行整理和傳動(dòng)，重要保護(hù)必須接入控制室聲光報(bào)警系統(tǒng)，便于運(yùn)行監(jiān)視和故障處理。

6 結(jié)束語

目前一些新投產(chǎn)的火電機(jī)組，由于基建工期短，調(diào)試項(xiàng)目不全，廠用電系統(tǒng)存在部分隱蔽的缺陷，給機(jī)組安全生產(chǎn)帶來很大的威脅。機(jī)組投運(yùn)后要及時(shí)對(duì)二次保護(hù)定值進(jìn)行重新梳理核算，利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行校驗(yàn)傳動(dòng)，傳動(dòng)時(shí)一定要帶上二次回路進(jìn)行全面?zhèn)鲃?dòng)，防止只在裝置處進(jìn)行模擬傳動(dòng)，以便徹底發(fā)現(xiàn)和解決基建時(shí)遺留的隱患。從此次故障分析，引起機(jī)組跳閘具有多方面的原因，如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)能夠起到作用，機(jī)組跳閘都可以避免。在電氣一次設(shè)備故障不可控制的情況下，二次保護(hù)設(shè)備的可靠性尤為重要。