變送器在機組控制應用中存在的問題分析與對策

吳春發

摘 要：文章著重介紹茂名熱電廠由變送器參與機組DCS控制、保護應用中出現的兩起故障案例，對其進行深入分析，找出原因，并提出解決問題的方法和對策，供人們參考與借鑒。

關鍵詞：變送器；DCS；機組控制；空預器

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0107-02

隨著電力生產現代化水平不斷提高，變送器參與機組控制、保護的應用越來越多，由變送器引起的機組故障也不斷增加；茂名熱電廠在2013年短短的一年中連續發生兩起因變送器引起的機組跳閘及減負荷事故，說明變送器在機組控制與保護中越來越顯重要，為了總結經驗教訓，避免今后類似事故發生，現對這兩起事故發生的原因進行深入分析，并提出整改措施及注意事項。

1 變送器在機組DCS控制應用中引起的機組故障實

例及原因分析

1.1 案例1：因變送器故障引起的機組減負荷事故

1.1.1 事件經過

2013年7月6日，我廠#6機鍋爐MCC6b段進線電源開關運行中跳閘，備自投聯絡開關聯合不成功；該段母線失壓；運行人員檢查該段母線及其下各負荷開關沒有故障后，再次合該段工作電源進線開關，但開關合上經過7 s后又跳閘，這次備自投聯絡開關聯合成功，MCC6b段由聯絡開關供電恢復正常；但在MCC6b段供電恢復正常的同時，#6爐B側空預器油泵跳閘，并聯跳剛聯啟運行的B側空預器輔電機，空預器油泵跳閘，B側空預器主電機無法聯啟，最終導致B側空預器停運，機組RB保護動作聯跳A磨，同時聯跳B側一次風機、送、引風機，觸發#6機組減負荷。

1.1.2 原因分析

①#6爐MCC6b段進線電源開關跳閘原因：檢查CRT畫面上顯示MCC6b段BC線電壓（約76 V）、CA線電壓（約103 V）不正常，就地測量母線三相電壓對地約220 V，相間電壓約380 V，實際電壓正常；再檢查MCC6b段三相PT電壓變送器，發現BC、CA兩個變送器故障，輸出均低于100 V從MCC6b段進線開關跳閘。

根據以上得知，當該段三組線電壓（UAB、UBC、UCA）變送器電壓當有兩組低于100 V時，判低電壓跳進線電源開關，備自投聯合聯絡開關。

②MCC6b段進線電源開關跳閘后，第一次聯絡開關聯合不成功原因：備用電源聯絡開關跳閘線圈長期帶電發熱吸合，由于剩磁作用致使開關無法馬上合閘所造成。

③導致事故擴大機組減負荷的原因：DCS邏輯設計不合理：原邏輯設計空預器油泵電源優先從#6爐MCC6b段選取，然后從保安段選取，（空預器油泵有兩路電源，分別來自#6爐MCC6b段和保安段）。每次空預器油泵控制電源切換，油泵都會跳閘，同時要靠DCS邏輯再發一次合閘脈沖重合一次才能恢復油泵運行。空預器B油泵控制邏輯，如圖1所示。

第一次當鍋爐MCC6b段進線電源開關跳閘，聯絡開關聯合不成功造成該段失壓時，空氣預熱器油泵電源切至保安段，第二次聯合聯絡開關成功該段電壓恢復正常時，油泵因控制電源從保安段切換回MCC6b段時再次跳閘；但此時“空預器B油泵事故跳閘”信號未復歸，導至DCS未發油泵合閘指令，造成油泵跳閘后未能啟動，輔電機跳閘不再聯啟主電機，導致聯跳B送、引風機、一次風機、觸發機組減負荷。

1.2 案例2：檢修失誤造成功率變送器失壓引起發電機跳

閘事故

1.2.1 事件經過

2013年2月25日16時15分，我廠維修部檢修人員在發電機變送器屏進行#6發電機BC相電壓變送器更換工作時，致發電機出線端PT二次回路電壓C相對地短路，引起PT出線測量總開關跳閘，造成機組DEH、CCS等功率變送器失電，電功率顯示消失，#6機組“脫網跳閘”光字牌報警，運行當班人員未能綜合分析機組參數，錯誤按下汽輪機手動跳閘按鈕，導致機組跳閘事故。

1.2.2 原因分析

①檢修人員工作時，風險評估不足：檢修人員在更換發電機BC相電壓變送器時，用于包扎原變送器拆下的帶電電壓端子絕緣膠布，被更換的新變送器蓋邊緣碰磨破損，導致新變送器外殼帶電。當檢修人員用起子安裝固定變送器螺釘時，引起電壓端子經變送器外殼及螺釘對地短路，引起發電機出線端測量PT總開關“3ZKK'”跳閘，機組DEH、CCS等功率變送器均失壓，造成機組功率顯示消失，是誘發本次停機事件的主要原因。

②運行人員操作經驗不足：在機組電功率顯示消失后，#6機組脫網跳閘“（功率5 s內變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min）”光字牌報警，運行操作人員未能綜合分析機組運行其他參數（均正常），緊張誤判按下汽輪機手動跳閘按鈕，也是本次停機事件的原因之一。

③報警光字牌設計不合理：機組脫網跳閘（功率5 s內變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min）報警光字牌中的“或”字；誘使運行人員誤解光字牌內容，認為兩個條件中，只要有一個條件“5 s內變化>100 MW”符合，機組應脫網跳閘；引起運行人員誤操作；此為本次停機事件的又一原因。

④發電機出線端測量PT空氣開關“3ZKK'”設置不合理：現場所裝設的PT空氣開關“3ZKK'”為三相聯跳空氣開關；當有一相短路時，其它兩相同時跳開，容易造成三相電壓同時消失事故。

2 案例暴露的問題

在一年內發生兩次因變送器原因造成的事故，這明顯反映了以下不足：①運行檢修人員對變送器設備運行及檢修不夠重視，對潛在的檢修風險警惕性不高。②邏輯設計與重要報警信號不完善。③運行檢修人員危機處理能力、防護意識不足、工作粗心大意，沒有采取足夠的防護措施等。

3 防止案件重復發生的措施

①加強檢修人員的實操技能培訓，提高作業過程安全風險意識；加大對運行值班人員的培訓力度，特別是現場實際操作能力和突發事故處理的模擬演練培訓，提升運行人員事故處理能力，避免不正確的操作引起擴大事故。

②針對#6爐MCC6b電源進線變送器故障容易引起的低電壓跳開關安全隱患，更改低電壓跳開關邏輯；把原邏輯的三取二改為三取高跳電源進線開關；原低電壓保護定值100 V和高壓定值280 V保持不變，同時增加DCS低電壓報警邏輯（三個電壓之中最大減去三個電壓之中最小值的差值>80 V時報警）。擴大到#6機380 V各段亦作如此更改。

③針對聯絡開關的跳閘線圈長期帶電，跳閘線圈溫度高造成備自投聯絡開關聯合不成功存在的隱患：在#6爐MCC6b聯絡開關“133”與跳閘線圈之間串入本開關的常開接點。擴大到#6機380 V各段聯絡開關亦作如此更改。

④為了防止空預器油泵在電源切換的過程中失電油泵跳閘，將電源優先選擇由保安電源供電，（而不是原來的默認優先選擇由鍋爐MCC電源供電），增加時延防止電磁干擾和瞬時失電油泵跳閘。

⑤取消DCS邏輯中“空預器B油泵事故跳閘”信號閉鎖DCS發油泵合閘指令的邏輯。

⑥對發電機變送器屏參與機組DCS控制的功率變送器電壓回路進行改造，把原來多個變送器共用一組PT電壓改為每個變送器所用PT電壓相互獨立，且每個變送器電壓均帶保險，這樣，其中一個變送器失壓時不會影響其它變送器正常工作，從而保證機組運行安全。

⑦改造報警光字牌和機組跳閘按鈕：把原來“功率5 s內變化>100 MW或機組超速過3 066 r/min”光字牌改為“功率5 s內變化>100 MW與機組超速過3 066 r/min”光字牌。

⑧改造發電機測量電壓互感器“3Z KK'”空氣開關：把原來三相聯跳空氣開關改為三個單相獨立開關，這樣當某相電壓短路時不會誤跳其它二相，從而減少事故發生。

4 實施效果

通過采取以上的整改措施后，無論運行人員還是設備檢修人員，對變送器設備重視程度明顯得到提高，設備運行安全狀況明顯好轉，近年來未發生過類似事故，取得良好的效果。

5 結 語

通過對兩起因變送器原因而引起的機組跳閘和減負荷事故分析，使我們加深了變送器在機組控制、保護應用中存在問題的認識。隨著機組控制自動化水平的不斷提高，電氣變送器參加機組自動調節和保護的種類和數量逐步增多。如果運行和維護人員對變送器及其回路重視不夠，在檢修和維護此類變送器時，若在執行安全措施方面考慮稍有不周，就有可能引起機組調節系統出錯，甚至發生影響機組的安全事件。

參考文獻：

[1] 石耀武，張思忠，李勝虎，等.自動發電控制在300MW機組控制中的應用[J].中國電力，2003，（8）.

[2] 謝麟閣.自動控制原理[M].北京：水利電力出版社，1986.