一起因交流電源系統(tǒng)故障導致機組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰荆颇鲜〈罄碇?671611)

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一起因交流電源系統(tǒng)故障導致機組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰荆颇鲜〈罄碇?671611)

交流電源系統(tǒng)屬于水電廠的公用系統(tǒng)設(shè)備，機組各自動化元件、繼電保護裝置、事故照明用電等均取自交流電源系統(tǒng)，其可靠與否對發(fā)電廠和變電所的安全運行起著至關(guān)重要的作用，是安全運行的保證。文章介紹了某水電廠交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，并分析了一起因交流電源系統(tǒng)故障導致機組跳閘的事故及其處理方法。

交流控制電源;自動化;蓄電池；機組跳閘；事故分析

0 前 言

某水電廠電壓等級為500 kV，總裝機容量2 160 MW，裝設(shè)6臺單機容量360 MW的混流式水輪發(fā)電機組，首臺機組于2013年7月20日正式投入商業(yè)運行。電廠設(shè)計有3套不間斷交流電源系統(tǒng)(UPS)，以供給全廠設(shè)備的控制、操作、保護交流電源及事故照明電源，其中每套交流電源均由交直流輸入電源、1套電力專用UPS系統(tǒng)[1](其中含1臺套輸出為AC220 V的逆變電源裝置為交流系統(tǒng)用電、1臺套輸出為AC380 V的逆變電源裝置為事故照明用電)、交流饋電盤及輔助設(shè)備等組成。

1 交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該廠交流電源系統(tǒng)設(shè)計為供全廠設(shè)備操作、控制電源及事故照明電源。1套交流電源系統(tǒng)有2路交流、2路直流共4個電源點[2]，分別取自400 V 廠用電負荷開關(guān)及廠內(nèi)直流系統(tǒng)，通過逆變電源裝置[3]后分為220 V控制電源及380 V事故照明電源對全廠設(shè)備進行供電。

不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的工作原理[4]見圖1。

(1) 直流輸入電源經(jīng)開關(guān)UQF5輸入至交流電源UPS逆變模塊，同時交流輸入電源經(jīng)開關(guān)UQF1輸入至交流電源UPS逆變模塊，交直流電源經(jīng)UPS逆變模塊逆變后共同輸出為穩(wěn)定的220 V交流控制電源[5],再經(jīng)靜態(tài)切換開關(guān)供全廠交流用電。

圖1 交流電源系統(tǒng)圖

(2) 交流旁路電源經(jīng)開關(guān)UQF6輸入至隔離變壓器T2及單相交流自動穩(wěn)壓器WY[6]，經(jīng)穩(wěn)壓后輸出為2路220 V交流電源，一路經(jīng)旁路開關(guān)UQF4輸入至靜態(tài)切換開關(guān)[7]，與逆變模塊輸出電源共同供全廠交流用電；一路經(jīng)維修旁路[8]開關(guān)UQF2直接輸出至全廠交流用電系統(tǒng)。

(3) 正常運行時開關(guān)UQF5、開關(guān)UQF1、開關(guān)UQF6、旁路開關(guān)UQF4均在合閘位置，維修旁路開關(guān)UQF2保持在分閘位置。

2 交流電源系統(tǒng)故障導致機組停機實例及原因分析

2013年7月20日，該電廠1號機組投入商業(yè)運行，次日09：00，該電廠1號機組在正常運行中事故解列，甩負荷300 MW。經(jīng)檢查事故原因為全廠交流電源系統(tǒng)失電，導致1號機組主軸密封水流量計[9]交流電源消失，機組LCU判定機組運行中主軸密封水中斷并延時10 s啟動事故停機流程[10]。導致該起事故原因有很多方面，其主要原因分析如下：

首先，該電廠在首臺機組投產(chǎn)時，廠房1號交流電源系統(tǒng)已投入正常運行，設(shè)計配置的4個電源點已接入交流電源系統(tǒng)。但因為施工原因，維修旁路開關(guān)UQF2電源暫未與交流旁路輸入電源UQF6后端端子并接，導致實際上交流UPS控制電源維修旁路交流未接入；其次，在機組投產(chǎn)前，由于直流系統(tǒng)報“UPS直流輸入”支路接地[11]，故斷開了直流饋線盤上此支路送交流UPS直流輸入電源空氣開關(guān)以檢查故障，在此狀態(tài)下廠房1號交流電源系統(tǒng)無直流輸入電源；再次，交流輸入電源及交流旁路電源已按設(shè)計要求接入交流電源系統(tǒng)，開關(guān)UQF1、開關(guān)UQF6處于合閘位置，但旁路開關(guān)UQF4因施工原因仍在分閘位置(見圖1)。即在當前運行方式下廠房1號交流電源系統(tǒng)的UPS電源只有交流輸入電源開關(guān)UQF1單獨供電，屬于特殊供電運行方式，而1號機組的交流電源取自廠房1號交流電源系統(tǒng)的不間斷電源(UPS)母線。

7月21日，交流電源系統(tǒng)廠家及施工單位人員為試驗廠房1號交流電源系統(tǒng)的靜態(tài)切換開關(guān)能否正常切換，在未核實當前廠房1號交流控制電源系統(tǒng)運行方式及未經(jīng)運行值班人員許可的情況下，擅自斷開交流輸入電源開關(guān)UQF1，導致不間斷電源(UPS)系統(tǒng)失電，1號機組主軸密封水流量計交流電源消失，機組LCU判定機組運行中主軸密封水中斷并延時10 s啟動事故停機流程，1號機組事故解列并甩負荷300 MW。

3 針對本起事故的整改措施

經(jīng)對該電廠事故原因及交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行方式進行分析后，提出整改措施如下：

(1) 對各設(shè)備安裝單位、廠家及其他施工人員進行安全教育培訓，加強對現(xiàn)場施工人員及廠家人員的管理，提高其安全意識，工作現(xiàn)場嚴格執(zhí)行工作票制度。

(2) 規(guī)范生產(chǎn)現(xiàn)場管理，嚴格執(zhí)行生產(chǎn)現(xiàn)場準入制度，對運行設(shè)備進行全封閉隔離管理，嚴禁無關(guān)人員進入運行區(qū)域。對持工作票進入運行區(qū)域工作的人員詳細交代安全措施和注意事項，廠外人員進入生產(chǎn)現(xiàn)場和運行區(qū)域必須在電廠人員的監(jiān)護下才能開展工作，有效防止類似事件的再次發(fā)生。

(3) 嚴格排查電站各系統(tǒng)設(shè)備存在的問題和缺陷,要求廠家按設(shè)計圖紙及要求完善交流電源系統(tǒng)，實現(xiàn)2路交流進線冗余供電[12]方式，消除直流接地報警缺陷，確保直流電源輸入供電正常，可靠保障機組交流電源系統(tǒng)正常運行。

(4) 優(yōu)化機組事故停機邏輯[13]，綜合考慮電廠實際運行管理要求和設(shè)備實際運行狀況，解決水電站存在的因1個自動化元件失電就導致機組非正常停機[14]問題。修改主軸密封水中斷延時10 s啟動機組事故停機流程的邏輯為報警后由運行人員進行相關(guān)應(yīng)急處理操作。更換主軸密封水流量計為失電自保持接點[15]，提高報警信號可靠性，增加主軸密封水流量模擬量信號用于監(jiān)視及報警，為運行人員提供報警信號，由現(xiàn)場值班人員判斷設(shè)備實際情況以決定機組是否停機，以便提高機組運行的可靠性和安全性。

4 結(jié) 語

對于裝機容量為2 160 MW的大型水電廠，其在電網(wǎng)的重要程度不言而喻，在設(shè)備自動化水平越來越高的今天，對設(shè)備可靠性的要求也越加嚴格。只有不斷完善、改進設(shè)備系統(tǒng)，提高設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性，同時加強設(shè)備管理和作業(yè)人員專業(yè)技能、安全教育培訓，最大限度提高電廠運行的可靠性，保證電廠安全穩(wěn)定運行。

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[3] 樊江華.淺談UPS(不間斷電源)的工作原理及一般維護[J]..科技視界,2015(08):265-266.

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[6] 鐘濤.電力用直流和交流一體化不間斷電源系統(tǒng)[J].電工技術(shù),2014(06):67-68.

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Analysis and Handling of Unit Tripping by Failure of AC Power Supply System

CHEN Xin, GUO Luping, LI Chao

(Yunnan Huadian Ludila Hydropower Co., Ltd., Dali, Yunnan 671611, China)

The AC power supply system belongs to facility of the utility system of the hydropower plant. The automation elements, relay protection device, emergency lightning power, etc, all are supplied by the AC power supply system. Therefore, liability of the AC power supply system is critical for the hydropower plant and distribution station to operate safely. It guarantees the safety operation of the plant and the station. Structure and principle of the AC power supply system in this paper are introduced. Furthermore, an incident and handling of the unit tripping by failure of the AC power supply system are analyzed.Key words: AC control power supply; automation; storage battery; unit tripping; incident analysis

1006—2610(2016)05—0066—03

2016-04-26

陳新(1987-),男，四川省江安縣人，助理工程師，主要從事水電廠運行管理工作.

TV734.2

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.016