音響信號(hào)電源跳閘故障分析

季 峰，江冬冬，周二保

(大唐陳村水力發(fā)電廠，安徽 宣城 242500)

音響信號(hào)電源跳閘故障分析

季 峰，江冬冬，周二保

(大唐陳村水力發(fā)電廠，安徽 宣城 242500)

針對(duì)大唐陳村水力發(fā)電廠發(fā)生的一起音響信號(hào)系統(tǒng)直流電源空氣開關(guān)跳閘的故障，分析了信號(hào)光字牌回路接線原理和單只光字牌接線原理，對(duì)分支路的故障進(jìn)行了查找和原因分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以保證音響信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

音響信號(hào)；光字牌；空氣開關(guān)；故障分析

0 引言

大唐陳村水力發(fā)電廠位于皖南山區(qū)青弋江上游，全廠總裝機(jī)容量214?MW，在安徽省電網(wǎng)中主要承擔(dān)頂峰發(fā)電和事故備用任務(wù)。

全廠采用水電廠傳統(tǒng)直流220?V音響信號(hào)系統(tǒng)。系統(tǒng)由事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)組成，采用JCJ-1A1D/3沖擊繼電器；保留中央控制室控制返回屏光字牌。當(dāng)發(fā)生故障或事故時(shí)，相應(yīng)支路光字牌點(diǎn)亮，并分別啟動(dòng)預(yù)告或事故沖擊繼電器，發(fā)出預(yù)告或事故音響信號(hào)，便于運(yùn)行人員監(jiān)視聲光報(bào)警信號(hào)。

音響信號(hào)電源作為水電廠的重要二次回路，在其空氣開關(guān)跳閘的情況下，一旦有故障發(fā)生，將不能發(fā)出信號(hào)。公用系統(tǒng)信號(hào)電源是全廠音響信號(hào)系統(tǒng)中的一條支路，該電源經(jīng)空氣開關(guān)6DK共接有上位機(jī)、空壓機(jī)、直流系統(tǒng)、消防泵、上游工作閘門啟閉機(jī)、深井泵、主廠房鋼管層水位信號(hào)、副廠房鋼管層水位信號(hào)8條報(bào)警分支路，各分支路未再裝設(shè)空氣開關(guān)或熔斷器。當(dāng)某一條分支路發(fā)生短路故障時(shí)，公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK也會(huì)發(fā)生跳閘。

1 故障經(jīng)過

2014年10月某日，運(yùn)行值班人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，返回屏“空壓機(jī)運(yùn)行”對(duì)應(yīng)光字牌未點(diǎn)亮(正常情況下該光字牌均會(huì)點(diǎn)亮);手動(dòng)啟動(dòng)光字牌試驗(yàn)，光字牌全點(diǎn)亮。現(xiàn)場(chǎng)檢查空壓機(jī)運(yùn)行報(bào)警繼電器動(dòng)作，空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)正常，故初步判斷是由音響信號(hào)回路故障或音響信號(hào)系統(tǒng)中元件故障引起的。

在逐級(jí)檢查各級(jí)空氣開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)返回屏后公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK在分閘位;因不能確定6DK分閘的原因，暫將6DK投入運(yùn)行并加強(qiáng)監(jiān)視。在之后的觀察中，發(fā)現(xiàn)在空壓機(jī)啟動(dòng)過程中，光字牌未亮的情況下，信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK有時(shí)跳閘、有時(shí)未跳閘。全廠公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)自返回屏于2006年10月份改造后，至今未發(fā)生過跳閘；該支路電源負(fù)載有8條分支路，任意一分支路故障，支路空氣開關(guān)6DK都會(huì)跳閘，給故障排查帶來了一定困難。

2 信號(hào)光字牌接線原理

2.1 信號(hào)光字牌回路接線原理

信號(hào)光字牌回路接線原理如圖1所示。從圖1中可以看出：任意一分支路報(bào)警信號(hào)接點(diǎn)閉合，即點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警光字牌，同時(shí)啟動(dòng)沖擊繼電器2XMJ，通過中間繼電器3ZJ啟動(dòng)警鈴報(bào)警。為確保音響信號(hào)系統(tǒng)完好，需運(yùn)行人員每周定期切換SK開關(guān)進(jìn)行音響、信號(hào)回路的試驗(yàn)。

2.2 單只光字牌接線原理

單只光字牌接線原理如圖2所示，以905輸入為例：

(1)?正常接通回路是905—D2—R—LED—R—D6—2YBM；

(2)?試驗(yàn)報(bào)警光字牌時(shí)接通回路是1YBM—D1—R—LED—R—D6—2YBM。

圖1 信號(hào)光字牌回路接線原理

圖2 單只光字牌接線原理

3 空氣開關(guān)跳閘動(dòng)作特性分析

公用系統(tǒng)信號(hào)電源支路空氣開關(guān)額定電流選擇為2?A，各類空氣開關(guān)級(jí)差配置按參考文獻(xiàn)[2]中進(jìn)行。該廠直流斷路器，即空氣開關(guān)采用ABB公司產(chǎn)品，其各組試驗(yàn)平均數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，In=1?A，動(dòng)作電流Id達(dá)到14倍In才能瞬時(shí)動(dòng)作；In=3?A，動(dòng)作電流Id達(dá)到10倍In才能瞬時(shí)動(dòng)作。

現(xiàn)場(chǎng)支路空氣開關(guān)In=2?A，Id需達(dá)到2?A的10—14倍才能瞬時(shí)動(dòng)作跳閘；而實(shí)際上電子光字牌LED在正常運(yùn)行中功耗極小，電流為毫安級(jí)，不可能導(dǎo)致空氣開關(guān)運(yùn)行中誤跳閘。

4 分支路故障查找

檢修人員在現(xiàn)場(chǎng)從多個(gè)方面進(jìn)行檢查，逐步排除可能的故障原因。

4.1 空氣開關(guān)特性變化

當(dāng)空氣開關(guān)長時(shí)間運(yùn)行后，特性變化可能造成誤跳閘。為此，首先更換同類型的2?A空氣開關(guān)，并用保護(hù)校驗(yàn)儀器對(duì)拆下的原空氣開關(guān)進(jìn)行測(cè)試，原空氣開關(guān)在4?A時(shí)延時(shí)動(dòng)作跳閘。由于更換后的新空氣開關(guān)運(yùn)行幾天后仍發(fā)生跳閘現(xiàn)象，因此排除空氣開關(guān)特性變化引起誤跳閘的可能性。

4.2 二次回路絕緣不良

測(cè)量公用信號(hào)電源正、負(fù)極對(duì)地?zé)o電壓，各支路對(duì)地絕緣500?V下均大于4?MΩ，測(cè)量各端子接線和-XM間阻值為無窮大，說明各回路絕緣正常，無短路及串電現(xiàn)象。

4.3 光字牌內(nèi)部故障

在手動(dòng)試驗(yàn)光字牌時(shí)，光字牌全部點(diǎn)亮。從圖2可以看出，因?yàn)槭謩?dòng)試驗(yàn)光字牌和實(shí)際運(yùn)行的光字牌回路有所不同，這并不能證明光字牌內(nèi)部無故障。為監(jiān)視光字牌內(nèi)部故障，采用加裝保險(xiǎn)的方法查找故障點(diǎn)，在6DK下端加裝了8只分支路保險(xiǎn)。經(jīng)運(yùn)行人員多次觀察，發(fā)現(xiàn)了消防水泵分支路保險(xiǎn)熔斷，分析確定為消防水泵信號(hào)分支路“消防水泵啟動(dòng)”光字牌發(fā)生了內(nèi)部故障。更換“消防水泵啟動(dòng)”光字牌后，公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK未再出現(xiàn)跳閘，8只分支路保險(xiǎn)也未再熔斷，至此故障得以徹底消除。

5 故障原因分析

此次公用系統(tǒng)信號(hào)電源支路空氣開關(guān)跳閘原因?yàn)閱?dòng)光字牌后其內(nèi)部存在短路現(xiàn)象。對(duì)更換的光字牌解體后發(fā)現(xiàn)，圖2中D5，D6整流二極管發(fā)生了反向擊穿故障。單只整流二極管用萬用表檢測(cè)正常值為6.2?MΩ，擊穿后為120?Ω，回路阻值嚴(yán)重降低，從而在工作電壓直流220?V作用下導(dǎo)致光字牌內(nèi)部發(fā)生直接短路故障。

表1 不同通入電流情況下直流斷路器動(dòng)作時(shí)間統(tǒng)計(jì)

因?yàn)樵趫D2中即使D5，D6整流二極管反向擊穿，也不影響試燈回路，光字牌依然會(huì)點(diǎn)亮，所以手動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不了光字牌故障。

在返回屏投運(yùn)后的8年時(shí)間里，共發(fā)現(xiàn)有13只光字牌發(fā)生損壞不亮的缺陷，而這次是唯一一次發(fā)生內(nèi)部短路缺陷。該廠信號(hào)系統(tǒng)電壓為直流220?V，可能是因?yàn)楣庾峙苾?nèi)部降壓回路設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致了電子元件發(fā)生老化損壞故障。

6 預(yù)防措施

(1)?為避免發(fā)生公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)跳閘，可在公用系統(tǒng)信號(hào)電源各分支路加裝單極直流空氣開關(guān)，按功能分路區(qū)分。由于直流空氣開關(guān)上下級(jí)之間具有選擇性的級(jí)差配合，宜選擇1?A的單極直流空氣開關(guān)，在各分支路發(fā)生故障時(shí)有選擇性地跳開本分支路，而不至影響上一級(jí)空氣開關(guān)的正常運(yùn)行。

(2)?增加空氣開關(guān)跳閘報(bào)警功能。直流信號(hào)電源系統(tǒng)狀況的好壞直接關(guān)系到電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)重要負(fù)載空氣開關(guān)加裝跳閘報(bào)警功能，以方便運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)跳閘故障。

(3)?結(jié)合實(shí)際，對(duì)故障率較高的光字牌進(jìn)行調(diào)查分析。對(duì)二次回路進(jìn)行改造，降低音響信號(hào)系統(tǒng)電壓等級(jí)，例如采用24?V電壓等級(jí)的音響信號(hào)系統(tǒng)，光字牌發(fā)熱會(huì)明顯降低，使用壽命也會(huì)延長。同時(shí)在光字牌選型上下功夫，選擇質(zhì)量可靠的光字牌，以滿足音響信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

7 結(jié)束語

電廠音響信號(hào)系統(tǒng)中LED光字牌正常點(diǎn)亮?xí)r的通電電流為毫安級(jí)，當(dāng)光字牌內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，較大的短路電流會(huì)導(dǎo)致支路空氣開關(guān)跳閘。此類音響信號(hào)電源空氣開關(guān)跳閘故障不易判別且危害大，需通過故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷，排除誤區(qū)，最終消除故障點(diǎn)。

1 ?電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).DL/T?5044—??2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電??力出版社，2004.

2 ?彭向陽，陳獻(xiàn)偉，潘??龍.變電站直流系統(tǒng)常用斷路器??及熔斷器動(dòng)作特性分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，?2006，??34(23)：58-61.

2017-03-19。

季??峰(1983—)，男，助理工程師，主要從事水力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作，email：jeffrey5505@126.com。

江冬冬(1992—)，男，助理工程師，主要從事水力發(fā)電廠運(yùn)行工作。

周二保(1963—)，男，高級(jí)工程師，主要從事水電廠電氣一、二次設(shè)備新技術(shù)和應(yīng)用等工作。