電廠電源切換造成機組跳閘事故的分析及改進

張建志

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

電廠電源切換造成機組跳閘事故的分析及改進

張建志

(國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

火力發電廠中的重要設備雙電源系統的切換通常會造成一個斷電的時間間隙，很容易造成設備的誤跳閘。分析了某發電公司1號機組因電源切換問題發生的空預器跳閘事故及磨煤機潤滑油泵跳閘事故導致的機組誤跳閘，并通過邏輯修改的改進方法解決了此問題，消除了設備運行的安全隱患，提高了運行的穩定性。

電源切換；跳閘事故；空預器；邏輯修改

1 機組概況

某發電公司2×600 MW機組，鍋爐采用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的超臨界、變壓運行直流爐。汽機采用哈爾濱汽輪機廠有限責任公司的超臨界、凝汽式汽輪機。DCS系統采用北京國電智深控制技術有限公司的EDPF-NT分散控制系統。鍋爐配備2臺空預器、2臺引風機、2臺送風機和2臺一次風機，配備6套中速正壓直吹式制粉系統；每套制粉系統包括1臺給煤機、1臺磨煤機和1臺磨煤機潤滑油泵。一旦磨煤機潤滑泵跳閘，將導致磨煤機跳閘。

2 事故概述

2.1 空預器跳閘

某次空預器跳閘發生在鍋爐點火升溫階段，當時只運行了1臺空預器。空預器跳閘后，觸發了鍋爐主保護，MFT動作，鍋爐滅火。

(1) MFT首出顯示跳閘原因為“2臺空預器都跳閘”。熱控調試人員首先通過DCS歷史曲線查找該空預器控制模塊的輸出指令，發現在該設備跳閘時間區域內沒有“停止”指令從DCS發出。這樣就排除了空預器保護動作“聯停”和運轉員從操作畫面操作“手停”這2種可能性。因為無論是保護動作聯停，還是操作畫面手停，最終出口都是DCS指令輸出端。

(2) 同設備廠家一起就地檢查是否是設備過電流保護動作造成的設備開關跳閘。檢查后發現熱繼電器位置正常，說明設備過電流保護未動作。檢查設備本體及相關部件均未發現異常。

(3) 因當時機組正處于調試期間，DCS設備間尚有工人作業，懷疑有人不小心觸動了該設備的繼電器。但當時還未安裝監視探頭，只能先暫停了DCS設備間內的一切作業，在有關人員研究后再重新啟動設備，密切觀察其是否跳閘。鍋爐運行一段時間，未再發生空預器跳閘事故。

2.2 磨煤機潤滑油泵跳閘

事故發生在機組大負荷試運期間，當時機組負荷520 MW，鍋爐投入5臺磨煤機。事故導致鍋爐發生MFT，機組跳閘。

(1) 查看鍋爐MFT首出為“全部燃料喪失”，汽機首出為“鍋爐跳閘”，可以判斷是鍋爐跳閘聯跳汽機，而鍋爐跳閘的原因是全部制粉系統跳閘。

(2) 查看全部5臺磨煤機的首出都是“潤滑油泵跳閘或潤滑油壓力低低”，全部5臺潤滑油泵的狀態都是停止狀態，所以可以肯定機組跳閘的真正原因是潤滑油泵全部跳閘。

(3) 查詢DCS指令，5臺油泵均沒有“停止”指令發出，此時推斷可能是電源存在問題。檢查各臺潤滑油泵的動力電源，發現電壓均正常。

(4) 查詢這5臺潤滑油泵的供電圖紙，發現它們都由同一個供電柜供電。該供電柜是一個電源切換柜，有2路電源，經過1個切換裝置后分別接入5臺磨煤機的潤滑油泵，如圖1所示。因為該電廠每臺磨煤機只配備了1臺潤滑油泵，而潤滑油泵的跳閘將直接導致磨煤機的跳閘，所以潤滑油泵都配備了雙電源供電，以確保其運行的可靠性。

圖1 電源切換裝置示意

3 跳閘原因分析

分析跳閘原因可能出現在切換裝置上。因無法追溯已完成的切換過程，熱控調試人員進行了一次試驗。啟動1臺磨煤機潤滑油泵，人為造成切換裝置動作，觀察磨煤機潤滑油泵是否異常。該試驗一共進行了3次，2次潤滑油泵未發生異常，1次潤滑油泵跳閘。因此，推斷是由于該電源切換裝置切換速度過慢，造成了磨煤機潤滑油泵因電源喪失而停止。而DCS對潤滑油泵的控制采用的是雙指令、短脈沖控制方式，啟動指令發出3 s后就消失了(見圖2)，這是導致跳閘的另一個原因。

圖2 初始DCS啟動指令

該潤滑油泵一旦停止后，在接到再次啟動指令前無法自行啟動，因此電源重新接通并不能使其重新啟動，也就造成了設備的真正停機。故而全部潤滑油泵的停止造成了全部磨煤機的跳閘，全部磨煤機的跳閘造成了鍋爐的跳閘，從而使機組徹底跳閘。因此，再次查找上次空預器跳閘的原因：檢查了空預器的供電回路，發現空預器的供電電源也是由一個切換裝置引出的，且該切換裝置與磨煤機潤滑油泵所用的切換裝置是同一種型號的，所以空預器的跳閘原因也應是切換裝置的問題。

4 改進措施

從以上分析可以看出，切換裝置切換速度過慢是潤滑油泵跳閘的主要原因，應更換為速度更快的切換裝置。但由于訂貨周期的原因，更換切換裝置短期無法實現，因此考慮對DCS邏輯進行改進。

考慮用一個長脈沖來控制潤滑油泵，讓其在運行期間保持啟動指令狀態。當電源短暫喪失并重新獲得后，使潤滑油泵能重新啟動，從而使設備不會停機。但當潤滑油泵動力電源長期喪失時，其將一直保持啟動指令狀態，會造成突然來電后潤滑油泵無預期啟動，造成嚴重的安全隱患。因此，設計該啟動指令在潤滑油泵長時間斷電時能夠被自動復位掉，初步邏輯修改如圖3所示。

圖3 初步邏輯修改

在實際運行中發現，若電源喪失，潤滑油泵已實際停止，長啟動指令已被復位后，如果運行人員再次發出啟動潤滑油泵指令，啟動指令長信號由“0”變成“1”。此時，由于由潤滑油泵停止信號觸發對SR觸發器復位的脈沖已作用完畢，不能夠再次對SR觸發器復位，將造成SR觸發器一直保持為“1”的狀態，潤滑油泵啟動長指令將一直保持，不能復位。為消除該缺陷，將潤滑油泵啟動的長指令信號“與”到長指令信號的復位邏輯中，在長指令信號存在且油泵已停止1 s后，復位跳閘長指令信號。此邏輯更加合理，如圖4所示。

圖4 最終正確邏輯

5 改進驗證

邏輯修改完后，對上述邏輯的合理性進行了實踐驗證。

(1) 進行設備的啟動、停止操作，動作正常，說明此邏輯能夠保證設備的正常操作功能。

(2) 先將設備啟動運行，然后拉掉設備動力電源，設備停止。在1 s后重新投入動力電源，設備保持停止狀態，沒有啟動。這說明設備失去動力電源停止后，不會因一段時間后的突然送電而造成設備無預期啟動。

(3) 先將設備啟動運行，拉掉設備動力電源，設備停止，然后運行人員在操作畫面再次啟動設備。設備沒能成功啟動，投入動力電源，觀察設備狀態。此時設備仍保持停止狀態，沒有啟動。這說明設備失去動力電源而停止后，不會因為運行人員的多次啟動而造成送電后設備無預期啟動。

(4) 在機組停運期間，將磨煤機潤滑油泵全部運行起來，然后多次進行電源切換試驗，觀察磨煤機潤滑油泵的運行狀態，發現電源切換前后磨煤機潤滑油泵全部保持運行狀態，不再發生因電源切換造成的跳閘事故，同時磨煤機也未接到因潤滑油泵跳閘而發出的跳閘信號。這說明因電源切換裝置切換速度過慢而造成的設備誤跳閘問題已經解決。

6 結束語

在完成對該電廠磨煤機潤滑油泵的邏輯修改后，還對空預器的控制邏輯進行了同樣的修改與試驗，也獲得了很好的控制效果。在此后的調試及運行過程中，也發生過類似的電源切換過程，但設備再未發生跳閘事故，說明了以上改進是成功的，確保了設備的可靠運行。

2014-11-17。

張建志(1969-)，男，高級工程師，主要從事火力發電廠調試工作，email：735282547@qq.com。