電泵聯鎖啟動過程中快切動作分析及處理

葉朋珍，李建河，汪廣玲，楊文生

(皖能銅陵發電有限公司，安徽銅陵244012)

快切裝置的主要作用是充分利用異步電動機的殘壓，在工作電源斷開后，滿足角差和壓差情況下迅速將備用電源投入，確保大容量異步電動機在重啟動過程中不受強大的電氣和機械沖擊［1－3］。為此，本文結合某廠2011年快切裝置經過技改后投入生產運行時發生的3次跳機事件，分析其產生事件的原因，并給出處理建議。

1 事件經過

某廠3號機組的6 kV廠用電系統對稱分段運行，A側分為01A、IIIA段，B側分為01B、IIIB段，400 V工作段和保安段分為A、B段從6 kV A、B側供電，如圖1所示。一臺最大5500 kW的電泵在6 kV IIIA段。廠用電系統均進行過工作電源及備用電源母線電壓校驗，確保了單臺最大電機啟動和電機群自啟動。6 kV系統設置A、B兩段快切，兩段快切分別在開關6301和6701、6302和6702之間實現。

圖1 廠用電接線Fig.1 Auxiliary power wiring

2011年該機組快切裝置經過技改后，于當年10月份投入運行。2011－11－14，3號發電機由于出口PT一相爆炸，導致發變組定子接地保護動作，啟動快切動作，廠用電切換正常，如圖2所示。2013－01－23，由于脫硫C漿液循環泵膨脹節脫落，導致脫硫系統跳閘，鍋爐 MFT，快切動作成功，但是400 V部分A側輔機跳閘，如3所示。2013－07－18，增壓風機底腳螺栓拉斷，導致鍋爐系統擾動，汽包水位高保護動作，鍋爐MFT，快切動作成功，同樣也發生400 V部分A側輔機跳閘，如圖4所示。

圖2 2011－11－14快切圖形Fig.2 2011－11－14Fast cutting waveform

圖3 2013－01－23快切圖形Fig.3 2013－1－23 Fast cutting waveform

圖4 2013－07－18快切圖形Fig.4 2013－7－18 Fast cutting waveform

從這3次的數據和波形看，在快切過程中，6 kV IIIA段電壓發生了下降;A、B段同時切換，只有A側發生了電壓降低引起400 V輔機跳閘;兩次400 V輔機跳閘的臺數和名稱各不相同。

為了進一步查找快切動作過程中400 V輔機跳閘的原因，于2013－08－22，機組停機過程中，在低負荷狀態下將電泵先啟動，鍋爐手動觸發MFT，快切保護動作正常，400 V輔機無跳閘，如圖5所示。

圖5 2013－08－22快切圖形Fig.5 2013－8－22 Fast cutting waveform

表1 快切數據對比Tab.1 Fast cutting data contrast

在圖2—圖5中，Uma為電壓、fm為頻率、df為頻差、dq為角差，Uma、Umb、Umc分別為母線電壓，Ugz、Uby分別為工作電源電壓和備用電源電壓。

這4次快切數據如表1所示。表中，1DL為工作電源進線6301開關，2DL為備用電源進線6701開關。

2 原因分析

在最初分析6 kV電壓下降的原因中，考慮到是否會由于變頻器節能改造后，在快切過程中使失電過程中的電機合成反饋電壓(殘壓)下降。而且在與快切廠家進行溝通過程中，也曾提出發生過變頻器改造導致的快切中電壓下降太低情況。但后來綜合考慮到6 kV B側也是進行過同樣對稱的負荷變頻改造，快切卻每次均切換正常，故排除了變頻器改造的影響。

從2013－08－22快切試驗的成功，說明快切裝置、控制測量等二次回路均不存在問題。此試驗也進一步印證了快切過程中，沒有電泵在此過程中啟動(此次先啟動電泵)，快切最終導致6 kV最低電壓只下降了7.0%左右。

綜合對電氣系統、運行方式、跳閘邏輯、4次跳閘中的數據等進行分析，2次鍋爐MFT跳閘中，快切啟動時的6 kV電壓均已經有了約6%的電壓下降，也就是說，在啟動時，已經有導致6 kV電壓下降的因素產生?？烨兄皇歉徊郊哟罅? kV電壓的下降程度。所以，在機組跳閘前，導致6 kV母線電壓下降的唯一因素就是電泵的聯鎖啟動。

從電氣類型故障與非電氣類型故障(鍋爐MFT)相比較來看，由于跳閘邏輯不同，快切與電泵啟動時間配合不同，最終導致了這幾次快切不同結果。

400 V輔機跳閘原因，從圖3、圖4數據可以看出，切換完成后，6 kV母線電壓下降近60% ～70%，而接觸器釋放和完全斷開的極限值是其額定控制電源電壓Us的20% ～75%(交流)。所以可以判斷400 V輔機的控制回路接觸器返回是導致輔機跳閘的原因;接觸器釋放電壓范圍較寬，接觸器釋放性能各不相同，是導致輔機跳閘臺數和名稱不一樣的原因。

2.1 時間配合分析

2.1.1 電氣類故障邏輯動作時間分析

電氣類故障跳閘邏輯如圖6所示。

圖6 電氣類故障跳閘邏輯Fig.6 Electrical fault tripping logic

電氣故障后，發變組保護動作，立即啟動快切，快切發指令斷開工作電源1DL，合上備用電源2DL。從快切動作時間看，由于快切本身動作時間很快，根據快切說明書約12 ms，開關分、合閘時間約80 ms左右?？紤]到此過程發變組出口啟動、快切動作、開關分合閘，此過程時間按92 ms左右計算。同時，發變組發關主汽門信號至熱工ETS，熱工ETS發出跳閘指令，危急遮斷電磁閥AST打開，EH油泄壓，主汽門關閉。根據《汽輪機調節控制系統試驗導則(DL－T711－1999)》中，關于汽門總關閉時間，對額定功率在200～600 MW的機組，調節汽閥的關閉時間應小于0.4 s，主汽閥的關閉時間應小于0.3 s。主汽門關閉后，發信號至DCS，啟動爐MFT，爐MFT邏輯聯鎖小汽輪機跳閘，小機跳閘聯鎖啟動電動給水泵，參考《汽輪機調節控制系統試驗導則》，小機跳閘時間按1.0 s計算。電動給水泵開關合閘時間約60 ms，故從發變組保護動作至電泵啟動至少需要時間約1460 ms。

2.1.2 非電氣類故障跳閘邏輯動作時間分析

非電氣類故障跳閘邏輯如圖7所示。

圖7 非電氣類故障跳閘邏輯Fig.7 Non electrical fault tripping logic

正常情況下，非電氣類故障均應通過程序逆功率保護動作，切換廠用電。但是實際上由于3號汽輪機組主汽門關閉不嚴，無法逆功率，最后都是通過熱工保護聯鎖跳汽輪發電機的。

鍋爐MFT至主汽門關閉，按照應小于0.4 s計算，啟動發變組保護中的熱工保護動作，經過1.1 s延時，啟動快切，快切動作時間約80 ms，故從MFT到廠用電快速切換需要約1592 ms的動作時間。

電泵空載啟動錄波圖形如圖8所示。

圖8 電泵空載啟動錄波Fig.8 Electric pumps no－load start wave record

從圖8可以看出，電泵帯載啟動成功至少需要6～8 s，故在電泵啟動了0.5 s左右發生了快切動作，引起6 kV母線電壓降低。

2.2 400 V低壓輔機跳閘分析

400 V低壓輔機控制回路如圖9所示。

根據《GB14048.4－2010低壓開關設備和控制設備第4－1部分》，單獨使用或裝在起動器中使用的電磁式接觸器，在其額定控制電源電壓 Us的85% ～110%之間任何值應可靠地閉合;接觸器釋放和完全斷開的極限值是其額定控制電源電壓Us的20% ～75%(交流)。現場試驗:220 V交流接觸器返回電壓是額定電壓的20% ～75%，各類型號的接觸器均有不同的返回區間，在返回區間內，接觸器處于不確定狀態。在某一返回值，接觸器處于抖動狀態，再繼續進行電壓降低或失壓一定時間后，接觸器返回;若增加電壓(或恢復電壓)，接觸器吸合。由此，驗證了220 V交流接觸器返回性能各不相同。

圖9 400 V低壓輔機控制回路Fig.9 400 V auxiliary control circuit

經分析，2013－01－23快切和2013－07－18快切導致的輔機跳閘不同結果，主要是由于輔機控制回路接觸器的釋放等性能不同所致。

3 處理措施［4－8］

1)修改電泵聯鎖邏輯，分別考慮電泵啟動延時。分兩種邏輯，汽泵跳閘與主汽門關閉延時起電泵;汽泵跳閘與不關主汽門(或發變組保護不動作)立即啟動電泵。

2)修改發變組保護定值，將熱工保護定值延時解列滅磁改為無延時切換廠用電。然后通過程序逆功率動作，跳發變組系統(由于主汽門關閉不嚴，可以考慮抬高逆功率保護定值，保證程序逆功率能動作)。

3)改變運行方式，將重要輔機換至B側運行。由于A、B側均為對稱布置，保證了完整冗余和可靠備用。

4)將接觸器改為自保持型的交流接觸器。由于保持型的交流接觸器在失電情況下仍然保持合閘，不利于各類檢修及安措的執行。因此，該方案適合于電源進線或長時間無啟停的設備。

4 結語

從大量的歷史事件和各類型電廠發生的快切事故來看，快切誤動和快切失敗的事故發生頻率頗高，但大部分是由于設計、開關接點、二次回路、快切裝置故障等問題所致。所以，只有對機電聯鎖邏輯、發變組保護定值、快切動作數據、系統運行方式等進行深入分析，才能徹底解決此類問題。

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