一起保安段失電事故的原因分析及整改措施

張海港

(華能海口電廠，海南 海口 570311)

一起保安段失電事故的原因分析及整改措施

張海港

(華能海口電廠，海南 海口 570311)

介紹了一起因保護誤動造成保安段瞬時失電導致熱工調整門自動關閉的事故，分析了事故的直接原因和間接原因，提出了新增UPS電源的整改措施，確保了DCS系統的2路電源來自不同220 V母線，提高了電廠供電的可靠性。

保安電源；UPS電源；可靠性

0 引言

發電廠保安電源是指當重要母線或全廠停電時，為了保證汽輪機組順利停機，不至于損壞設備而設置的電源，一般發電廠的保安電源設置在低壓配電系統中。在發電廠的低壓配電系統中，保安電源作為保護重要設備的最后防線，顯得至關重要。當電網發生事故或廠用電源中斷時，應立即啟動作為保安電源的柴油發電機，以保證機組安全停機，避免出現非停事故。

1 保安電源系統和UPS系統

某電廠8號發電機采用北重汽輪電機有限責任公司生產的QFSN-330-2型汽輪發電機組，控制系統為上海新華控制技術(集團)有限公司的XDPS系統。

每臺單元機組配置1臺柴油發電機組作為保安電源和1套不停電交流電源(UPS)系統，其接線如圖1所示，以保證單元機組在事故情況下對重要輔助機械和重要電源連續供電，例如交流潤滑油泵、密封油泵、點火裝置、DCS電源等。

1.1 柴油發電機運行方式

正常運行時，8號柴油發電機組應處于“自動(AUTO)”方式備用，保安8A，8B段備用電源刀閘4801，4802合閘，備用電源開關481，482處于備用位置。保安8A，8B段分別由鍋爐8A，8B段經工作電源開關4821A，4821B供電。

柴油發電機自啟動邏輯：保安“A段投入備用”+保安A段進線開關4821A未檢修掛牌且分閘，保安“B段投入備用”+保安B段進線開關4821 B未檢修掛牌且分閘，當上述條件滿足后，經0.5 s延時啟動柴油發電機。當機組轉速達350 r/min時，自動斷開啟動電機電源，并斷開水、油加溫及預潤滑電源；當轉速超過1 425 r/min時，電壓超過380 V時，出口開關480自動合閘，執行預定邏輯，跳保安A段進線開關4821A或跳保安B段進線開關4821B，合保安A段備用電源開關481或合保安B段備用電源開關482，使柴油發電機組10 s可向負載供電并帶50 %負載，30 s可帶額定負載。在鍋爐PC直流電源正常條件下，鍋爐PC母線失電，跳保安工作電源開關。

1.2 UPS系統運行方式

UPS系統包括輸入隔離變壓器、逆變器、整流器、自動靜態開關、手動旁路開關、輸出隔離變壓器、穩態調壓器、補償變壓器、旁路隔離變壓器和配電柜。

正常運行時，UPS系統由主電源經整流器和逆變器、靜態開關向負荷供電。當主電源失電時，由主220 V直流屏經隔離二極管和逆變器、靜態開關向負荷供電；當UPS系統檢修時，由旁路電源經旁路隔離變和交流穩壓器、靜態開關向負荷供電；當UPS系統需退出維護時，可通過手動旁路開關不斷電切換至檢修旁路運行。

圖1 保安電源和UPS接線示意

2 事故經過

2011-08-11T09:21，8號機組負荷250 MW，8A/8B/8C/8E磨煤機、8A/8B給水泵運行。運行人員監盤發現8號機組“8E磨煤機事故跳閘”“8A空預器主電機跳閘”“8A送風機油壓低”信號，發現8A鍋爐變跳閘引起8號爐鍋爐PC8A段母線失電，電壓降到0，8A保安段工作進線開關4821A跳閘，8A保安段失電。

根據柴油機啟動邏輯：鍋爐PC母線失電，跳保安工作電源開關，合保安A段備用電源開關481，柴油發電機聯啟正常，11 s后8A保安段恢復電壓。因鍋爐段跳閘，運行人員重點處理爐側，在處理爐側事故時，運行人員發現機側8B給泵工作油溫度(146 ℃)高II值報警。經檢查，發現8A/8B給泵推力瓦溫度接近106 ℃，8A/8B/8C給泵工作油冷卻器、潤滑油冷卻器冷卻水出口調整門自動關小至0且閉鎖開啟，8A/8B給泵潤滑油溫度、工作油溫度快速上升。

立即啟動8C給泵運行，停止8A/8B給泵。給泵工作油、潤滑油冷卻器閉式冷卻水調整門閉鎖開信號消失后，調整正常；閉式水膨脹水箱補水調整門關小至0；軸封汽調整門/軸封汽減溫水調整門/軸封汽至一抽調整門關小至0，軸封汽壓力低報警；潤滑油冷卻器冷卻水出水調整門自動關小至0，潤滑油溫最高升至60 ℃；冷段至輔汽母管調整門/輔汽母管至除氧器調整門/凝汽器補水調整門自動關小至0，運行人員及時手動開出各熱工調整門。

3 原因分析

3.1 直接原因

鍋爐PC 8A段跳閘，保安8A段失電，爐側負荷跳閘報警增多，運行人員重點處理爐側，未能及時發現機側參數上升。雖然柴油機啟動11 s后就恢復了保安段電壓，但是接在8A保安段給DCS電源箱供電的UPS主回路電源和8號機DCS總電源的電源盤同時失電，造成在電源切換時DCS系統的電源切換箱電壓降低，DCS系統部分DPU失電重啟，機側各熱工調整門關閉至0。這是發生機側輔機參數過高的直接原因，所幸發現及時，沒有造成事故擴大。

3.2 間接原因

DCS電源一路接在UPS，另一路接在保安A段，相當于運行線路和備用線路同時接在保安A段母線上，導致保安A段失電后，DCS 2路電源電壓同時降低，DCS系統部分DPU重啟復歸。這是造成機側各熱工調整門關閉的間接原因。此種電源設置存在極大的安全隱患(工作電源失電時備用電源無法備用)，嚴重影響機組的安全運行，增加工作人員事故處理的難度。

4 整改措施

2012年1—2月，為8號機組DCS系統新增了UPS電源，即“8號機組UPS2”，將原8號機組UPS更名為“8號機組UPS1”，新老UPS操作方法相同。

(1) 在鍋爐PC-8B段增加1路電源送給新增的UPS裝置，即“8號機UPS2主電源”，作為主路電源。

(2) 從8號機直流母線I母2號柜增加1路電源送給新增的UPS裝置，即“8號機UPS2直流電源”。

(3) 將原保安8A段“8號機DCS總電源盤電源”更名為“8號機UPS2旁路電源”，作為檢修旁路電源。

(4) 將原機組UPS電源更名為“8號機UPS1主電源” “8號機UPS1直流電源”“8號機UPS1旁路電源”，位置不變。

整改后的保安電源和UPS接線如圖2所示。圖2中的UPS2整流器、逆變器等未畫出，其狀況和UPS1相同。

5 新增UPS2電源運行方式

(1) 正常運行時，新增的UPS2工作電源由鍋爐PC8B段經輸入隔離變壓器、整流器、逆變器、輸出隔離變壓器向負荷供電(原UPS工作電源由保安8A段供電)。

當鍋爐PC8B段失電時，由主廠房220 V直流屏Ⅱ母經逆止二極管和逆變器、輸出隔離變壓器，通過蓄電池組向負荷供電(原UPS由220V直流屏Ⅰ母供電)。

當UPS2檢修時，由交流保安電源PC8A段經靜態旁路開關向負荷供電(原UPS旁路電源由保安8B段供電)。

(2) 當UPS2需退出維護時，UPS2負荷可通過手動檢修旁路開關進行不斷電切換到旁路運行。

整改后，UPS1由保安8A段(主電源)、直流母線(備用電源)、保安8B段(旁路電源)供電；UPS2由鍋爐8B段(主電源)、直流母線(備用電源)、保安8A段(旁路電源)供電。

2路UPS工作時的供電電源取自不同的母線，即便一路電源失電，也不會影響另一路電源，提高了供電的可靠性，不會再出現DCS系統部分DPU失電現象。

圖2 整改后的保安電源和UPS接線示意

6 結束語

該電廠8號機組保安段負荷DCS電源改造后，2路電源均采用UPS電源，且供電電源來自不同的220 V母線，避免某段母線失電造成DCS 2路電源失壓，還避免了UPS電源與DCS總電源切換時電壓曲線下降擾動，有效防止了DCS系統DPU重啟，提高了供電可靠性，充分保證了機側輔機的安全運行。

1 卓樂友．電力工程電氣設計200例[M]．北京：中國電力出版社，2004．

2 鄒鵬輝．發電廠交流保安電源優化設計[D]．保定：華北電力大學，2015.

3 楊 華，錢 序．大型火力發電廠事故保安柴油發電機組的電壓選擇研究[J]．吉林電力，2016，44(3)：28-30.

4 楊 健. 300 MW火電廠交流保安電源的設計研究[D]．濟南：山東大學，2015.

2016-12-28。

張海港(1985—)，男，工程師，主要從事火力發電廠集控運行技術及節能環保技術等研究工作，email：zh_haigang@163.com。