一起電廠輔機(jī)跳閘故障的分析

杜寧寧，楊玉柱，王厚軍

（1.華電國(guó)際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014；2.華電安徽蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

一起電廠輔機(jī)跳閘故障的分析

杜寧寧1，楊玉柱2，王厚軍2

（1.華電國(guó)際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014；2.華電安徽蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

發(fā)電廠廠用電源的供電安全可靠性對(duì)電廠安全生產(chǎn)具有極其重要的作用。針對(duì)一起電廠輔機(jī)跳閘的故障進(jìn)行分析，闡述故障過(guò)程，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)樽冸娬灸妇€TA故障，提出相應(yīng)處理措施，為提高廠用電源的安全可靠性提供借鑒。

廠用電系統(tǒng)；電壓降低；故障分析

0 引言

發(fā)電廠廠用電源的供電可靠性對(duì)電廠的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，因廠用電源故障造成的發(fā)電廠機(jī)組停運(yùn)較多［1-5］。發(fā)電廠機(jī)組檢修時(shí)，其廠用電系統(tǒng)由啟動(dòng)／備用變壓器供電。啟動(dòng)／備用變壓器電源接自電網(wǎng)變電站。若變電站發(fā)生嚴(yán)重接地故障，電壓故障經(jīng)啟動(dòng)／備用變壓器、廠用干式變壓器傳遞后，可導(dǎo)致廠用400 V系統(tǒng)電壓降低，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致廠用控制系統(tǒng)異常、設(shè)備失電，機(jī)組跳閘。

圖1 一次系統(tǒng)接線示意

1 故障經(jīng)過(guò)

某電廠2臺(tái)660 MW機(jī)組，機(jī)組為發(fā)電機(jī)—變壓器組型式，經(jīng)主變壓器升壓接入500 kV配電裝置，500 kV母線有兩段，出線兩條，電氣主接線采用3／2接線，高壓廠用電為6 kV，每臺(tái)機(jī)組各設(shè)工作母線兩段。低壓廠用電為400 V，采用PC-MCC供電方式一次系統(tǒng)接線見(jiàn)圖1。

2016年5月12日2號(hào)機(jī)組檢修，2號(hào)機(jī)主變壓器高壓側(cè)隔離開(kāi)關(guān)處于拉開(kāi)狀態(tài)，2號(hào)機(jī)組廠用電由01號(hào)啟動(dòng)／備用變壓器供電，1號(hào)機(jī)組正常運(yùn)行。13∶50∶00，1號(hào)發(fā)電機(jī)出口電壓波動(dòng)較大，1號(hào)發(fā)電機(jī)無(wú)功從60 Mvar短時(shí)自動(dòng)加至78 Mvar，又降至 62 Mvar；2號(hào)機(jī)組6 kV母線電壓同時(shí)波動(dòng)；1號(hào)、2機(jī)組故障錄波器啟動(dòng)，1號(hào)主變壓器電壓、2號(hào)高廠變電壓越限值；2號(hào)主變壓器冷卻器全停光字牌報(bào)警，隨即復(fù)歸；2號(hào)機(jī)UPS旁路電源故障報(bào)警，隨即復(fù)歸；2號(hào)機(jī)B排煙風(fēng)機(jī)、2號(hào)機(jī)密封油A排煙風(fēng)機(jī)、密封油再循環(huán)泵跳閘；2號(hào)爐撈渣機(jī)動(dòng)力電源跳閘，儀用壓縮空氣系統(tǒng)B、C空壓機(jī)同時(shí)跳閘。電廠檢查設(shè)備均無(wú)故障，調(diào)度告知500 kV變電站母線電流互感器故障。

2 故障分析

線路故障波形如圖2所示，2號(hào)機(jī)故障波形如圖3所示。由圖2可知，系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重接地故障，500 kV系統(tǒng)A相二次電壓最低低至11.4 V（額定57.7 V）。由圖3可知，2號(hào)機(jī)組6 kV廠用母線A／B／C三相一次電壓低至1.3／3.2／3.2 kV，三相電壓相位差約為 120°，故障時(shí)間為 50 ms。

圖2 500 kV線路故障錄波

圖3 2號(hào)機(jī)組故障錄波

因400 V母線電壓未引入故障錄波器，且因故障時(shí)間過(guò)短DCS未記錄到相關(guān)數(shù)據(jù)，400 V故障電壓值需進(jìn)行相關(guān)向量傳遞計(jì)算。6 kV廠用變壓器為干式變壓器，接線組別DYn11，變比6.3／0.4，對(duì)稱分量法［1］計(jì)算，單位為 kV。

其中 α=ej120°

設(shè)定：UA=1.3∠0°，UB=3.2∠-120°，UC=3.2∠120°

求得：UA1=2.56∠0°，UA2=0.63∠180°，UA0=0.63∠180°

根據(jù)故障量沿變壓器傳遞相量關(guān)系如圖4所示。

圖4 電壓序量相量圖

根據(jù)相量圖關(guān)系可得：

根據(jù)三角函數(shù)及余弦定理求出Uac=207 V。故障時(shí)，400 V系統(tǒng)AC相線電壓降為額定電壓的52%。故障跳閘的所有輔機(jī)電源均取自2號(hào)機(jī)組400V汽機(jī)、鍋爐MCC段，由配置綜合保護(hù)裝置SPAC201M的抽屜式開(kāi)關(guān)供電。電源接觸器的線圈電壓為380 V，通過(guò)繼電保護(hù)測(cè)試儀實(shí)際校核返回電壓為額定電壓的65%左右。控制電源模塊SPT-8（220 V）的電壓取自AC相線電壓，根據(jù)廠家技術(shù)說(shuō)明書(shū)允許波動(dòng)范圍為185～265 V。

當(dāng)400 V母線AC相線電壓低至207 V，經(jīng)過(guò)380／220隔離變壓器后，電源模塊的輸入電壓為207／（380／220）=120 V， 遠(yuǎn)低于最低允許電壓值，通過(guò)使用保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行實(shí)際校驗(yàn)，當(dāng)電壓模塊輸入電壓為由220 V逐步降低至190 V時(shí)，SPAC201M綜合保護(hù)裝置的合閘接點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，電源接觸器線圈失電返回。

綜合上述分析，500 kV系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障后，引起啟備變所帶6 kV母線A相電壓同步降低，故障量經(jīng)廠用干式變壓器進(jìn)行傳遞后導(dǎo)致400 V母線系統(tǒng)A、B、C相線電壓降低，最終導(dǎo)致電源接觸器線圈電壓低于釋放電壓及400 V配電開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置電源模塊電壓不滿足合閘保持要求，電源接觸器返回，負(fù)載失電。因2號(hào)機(jī)組事故保安MCC段400 V配電裝置的控制電源為直流電源，此次系統(tǒng)接地故障時(shí)未導(dǎo)致該段運(yùn)行設(shè)備失電跳閘。

系統(tǒng)接地故障時(shí)，運(yùn)行的1號(hào)機(jī)組機(jī)端電壓降低，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的快速響應(yīng)下，快速增勵(lì)磁維持了機(jī)端電壓及廠用系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，電壓降低幅值小、時(shí)間短，對(duì)廠用系統(tǒng)相關(guān)保護(hù)及控制回路影響小，未導(dǎo)致1號(hào)機(jī)組廠用設(shè)備跳閘。

3 防范措施

當(dāng)機(jī)組停運(yùn)，使用起備變帶廠用負(fù)荷，若此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重接地故障，電壓故障量經(jīng)起備變、廠用干式變壓器傳遞后可導(dǎo)致廠用400 V系統(tǒng)電壓降低，對(duì)控制系統(tǒng)電源模塊、交流合閘保持回路等產(chǎn)生較大影響，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致控制系統(tǒng)異常、開(kāi)關(guān)設(shè)備失電，機(jī)組跳閘。為此，提出3項(xiàng)防范措施。

1）重要系統(tǒng)或設(shè)備控制電源盡量采用UPS或直流供電，消除交流電壓短時(shí)降低、波動(dòng)造成的影響。

2）結(jié)合反措要求對(duì)于廠用重要輔機(jī)電源應(yīng)采用低電壓延時(shí)釋放措施，以躲過(guò)電壓瞬時(shí)降低影響。

3）采用具有延時(shí)合閘保持功能的綜合保護(hù)裝置。在綜合保護(hù)裝置電源短時(shí)失電情況下，其合閘出口接點(diǎn)仍處于保持閉合狀態(tài)，防止失電時(shí)合閘接點(diǎn)斷開(kāi)，電源接觸器返回，導(dǎo)致電源失電。同時(shí)具有該功能的綜合保護(hù)裝置在交流電壓低至電源接觸器釋放電壓及恢復(fù)后，電源接觸器能在釋放后自動(dòng)吸合恢復(fù)供電。

4 結(jié)語(yǔ)

分析了一起因變電站母線電流互感器故障造成發(fā)電廠廠用設(shè)備跳閘的典型案例，從控制電源選取、保護(hù)配置等方面提出了保證廠用電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的防范措施，減少因廠用設(shè)備跳閘造成的機(jī)組停運(yùn)事故。

［1］劉萬(wàn)順，黃少鋒，徐玉琴.電力系統(tǒng)故障分析［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2010.

［2］孫濤.600 MW機(jī)組廠用電源故障造成跳機(jī)的原因分析與處理［J］.安徽電力科技信息，2010（2）：13-15.

［3］杜小軍.發(fā)電廠保安電源系統(tǒng)缺陷分析和改進(jìn)［J］.中國(guó)電業(yè)（技術(shù)版），2011（8）：45-48.

［4］申婷婷.發(fā)電廠6 kV母線常見(jiàn)故障及處理［J］.中國(guó)科技信息，2013（23）：189-190.

［5］張新偉，晁勤，常喜強(qiáng)，等.大型發(fā)電廠廠用電切換的再思考［J］.四川電力技術(shù)，2010，33（5）：60-64.

Analysis on Trip Failure of Power Plant Auxiliary

DU Ningning1，YANG Yuzhu2，WANG Houjun2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Anhui Wuhu Power Generation Company，Wuhu 241000，China）

The reliability of auxiliary power supply of the power plant is extremely important to the safety of the power plant operation.A tripping fault case of the auxiliary power equipment of the power plant is briefly introduced and analyzed in this paper.The cause of the fault was found to be related to a faulty substation bus-bar current transformer.Certain prevention measures are put forward in order to improve the safety and reliability of the auxiliary power supply which is of great reference value for the future operation.

the auxiliary power system；reduce voltage；failure analysis

TM621.7

B

1007－9904（2017）11－0055－03

2017-06-24

杜寧寧（1973），女，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；楊玉柱（1984），男，技師，從事發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修維護(hù)工作；王厚軍（1973），男，工程師，從事發(fā)電廠電氣設(shè)備管理工作。