一起勵(lì)磁變超溫引起的發(fā)電機(jī)組跳閘事故分析

王永強(qiáng)， 毛慶波， 劉世富， 鞏秀中， 張 超

（華電電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310030）

一起勵(lì)磁變超溫引起的發(fā)電機(jī)組跳閘事故分析

王永強(qiáng)， 毛慶波， 劉世富， 鞏秀中， 張 超

（華電電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310030）

介紹一起因Unitrol 5000勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁變超溫造成的發(fā)電機(jī)組跳閘事故，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作情況和錄波數(shù)據(jù)，通過(guò)全面檢查，得出事故發(fā)生的根本原因系勵(lì)磁變測(cè)溫元件采樣失真，間接原因?yàn)閯?lì)磁變溫度保護(hù)配置欠合理。

勵(lì)磁變； 超溫； 溫度保護(hù)

0 引言

由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系中未對(duì)變壓器溫度保護(hù)出口方式作明確要求，加之運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和反事故措施理解不夠深入，導(dǎo)致了部分發(fā)電企業(yè)變壓器溫度保護(hù)出口不合理問(wèn)題長(zhǎng)期存在。近期，某發(fā)電廠在運(yùn)機(jī)組發(fā)變組保護(hù)C屏“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”動(dòng)作，發(fā)變組主開(kāi)關(guān)跳閘，機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)。

以下重點(diǎn)闡述此次事件的典型分析過(guò)程與思路，就此類問(wèn)題牽涉的變壓器溫度保護(hù)配置問(wèn)題進(jìn)行了論述，提出了具體改進(jìn)措施，對(duì)其他發(fā)電廠同類型問(wèn)題有積極的借鑒意義。

1 系統(tǒng)概況

該機(jī)組為QFSN-320-2型汽輪發(fā)電機(jī)組，自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，水氫氫冷卻方式。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用ABB公司Unitrol 5000型產(chǎn)品，勵(lì)磁變?yōu)锳BB干式變壓器，2006年6月投產(chǎn)。勵(lì)磁變溫度保護(hù)配置于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，未在發(fā)變組非電量保護(hù)屏配置。保護(hù)通過(guò)直接采集勵(lì)磁變?nèi)嗬@組中熱電阻溫度傳感器溫度測(cè)點(diǎn)（Pt100），經(jīng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器判斷后出口報(bào)警或跳閘，具有溫升速率閉鎖功能。

2 故障診斷及原因分析

2.1 系統(tǒng)檢查情況

機(jī)組跳機(jī)事故發(fā)生后，對(duì)系統(tǒng)依次進(jìn)行了如下檢查。

（1）查看發(fā)變組保護(hù)屏C屏，C屏報(bào)“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”，無(wú)其他異常報(bào)警。檢查C屏端子排“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”開(kāi)入端子，二次回路接線可靠，端子排無(wú)異常。

（2）查閱發(fā)變組故障錄波信息，報(bào)文顯示：機(jī)組發(fā)變組保護(hù)C屏“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”動(dòng)作前后，發(fā)電機(jī)電流、電壓、勵(lì)磁變電流等參數(shù)無(wú)較大波動(dòng)。

（3）查閱勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障報(bào)文，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行在通道一，勵(lì)磁變溫度從溫度高報(bào)警（130℃）到溫度高跳閘（150℃），時(shí)間間隔為57s，故障報(bào)文相關(guān)信息見(jiàn)表1。

表1 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器相關(guān)故障報(bào)文信息Tab.1 Information about fault logger of excitation regulator

（4）檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器FIO板卡(快速輸入輸出板卡)，用精密變阻器模擬PT100信號(hào)，溫度信號(hào)采樣正確；測(cè)試DI、DO點(diǎn)信號(hào)正常；檢查勵(lì)磁調(diào)節(jié)器二次端子排、連線緊固，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象；檢查板卡、元器件無(wú)松動(dòng)、過(guò)熱現(xiàn)象。

（5）檢查勵(lì)磁變高、低壓側(cè)通風(fēng)機(jī)，共6只，運(yùn)行正常；對(duì)勵(lì)磁變進(jìn)行預(yù)試，數(shù)據(jù)均合格；打開(kāi)勵(lì)磁變外罩，用點(diǎn)溫儀測(cè)量勵(lì)磁變?nèi)嗬@組溫度及鐵芯溫度平衡，繞組表面溫度約60℃(停機(jī)后半小時(shí)測(cè)量值)；檢查勵(lì)磁變溫度測(cè)點(diǎn)(PT100)外觀無(wú)異常。將溫度測(cè)點(diǎn)引至DCS后用熱吹風(fēng)機(jī)對(duì)測(cè)溫元件進(jìn)行加溫，其中A相溫度測(cè)點(diǎn)在加溫過(guò)程中有跳變現(xiàn)象，如圖1所示，最大一次跳變?yōu)?s內(nèi)(DCS采樣頻率為1Hz)從95.66℃跳變至188.9℃。

2.2 原因分析

結(jié)合上述系統(tǒng)檢查情況，原因分析如下：

（1）在運(yùn)機(jī)組跳閘的直接原因是勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”至發(fā)變組保護(hù)C柜啟動(dòng)全停。

（2）勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”原因。

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁變溫度保護(hù)邏輯如圖2所示[1]，6003、6004、6005為勵(lì)磁變溫度測(cè)點(diǎn)模擬量輸入端口，經(jīng)MAX比較器后輸出3相最大值，然后最大值與設(shè)定的報(bào)警值和跳閘值進(jìn)行比較，當(dāng)最大值大于保護(hù)設(shè)定值且溫升閉鎖觸發(fā)器不閉鎖時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警或跳閘出口。另外，該邏輯輸入端6006、6007端口未啟用。

圖1 A相溫度錄波圖Fig.1 Diagram of A phas temperature from oscillograph

從勵(lì)磁變壓器結(jié)構(gòu)上看，其溫度耐受能力較強(qiáng)，在正常運(yùn)行工況下溫升較慢，但是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器故障記錄中，勵(lì)磁變20℃溫升僅經(jīng)歷了57s，而此時(shí)間段內(nèi)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷平穩(wěn)，發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)電壓、電流無(wú)突變，勵(lì)磁變本體溫度無(wú)異常；結(jié)合測(cè)溫元件在加溫測(cè)試中A相存在突變異常現(xiàn)象，判斷由于A相測(cè)溫元件采樣失真，輸出存在異常突升情況，使勵(lì)磁調(diào)節(jié)器MAX比較器計(jì)算的勵(lì)磁變溫度最大值達(dá)到報(bào)警和跳閘定值，而此時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器溫升速率閉鎖邏輯（10℃/0.1s）對(duì)溫度突變量無(wú)法進(jìn)行有效閉鎖，邏輯經(jīng)或門(mén)啟動(dòng)報(bào)警和跳閘出口，引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)“勵(lì)磁變超溫報(bào)警”、“勵(lì)磁變超溫跳閘”，對(duì)發(fā)變組保護(hù)非電量保護(hù)C屏而言，會(huì)接收到“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”信息，進(jìn)而啟動(dòng)機(jī)組全停。

因此，引發(fā)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)“勵(lì)磁調(diào)節(jié)器聯(lián)跳”的根本原因系勵(lì)磁變繞組測(cè)溫元件采樣失真，間接原因是勵(lì)磁變溫度保護(hù)配置欠合理。

圖2 勵(lì)磁變溫度保護(hù)邏輯圖Fig.2 Logic diagram of excitation transformer temperature protection

3 處理措施

勵(lì)磁變溫度耐受能力較強(qiáng)，在正常運(yùn)行工況下溫升較慢，雖然在啟動(dòng)或短路等工況下溫升較快，但此時(shí)電量保護(hù)已能夠?qū)崿F(xiàn)有效的故障隔離，另外，溫度保護(hù)為單點(diǎn)保護(hù)，可靠性相對(duì)較低，為防止出現(xiàn)因單個(gè)溫度元件測(cè)量值超差引發(fā)電氣設(shè)備溫度保護(hù)誤動(dòng)造成缺陷擴(kuò)大的情況，因此建議勵(lì)磁變采用如下溫度保護(hù)配置方案：

（1）對(duì)于溫度由勵(lì)磁變溫控器進(jìn)行測(cè)量判斷的，溫控器報(bào)警接點(diǎn)宜接入遠(yuǎn)傳信號(hào)回路，取消跳閘回路；

（2）對(duì)于溫度由勵(lì)磁變繞組的測(cè)溫元件直接送入DCS系統(tǒng)的，溫度保護(hù)邏輯宜只設(shè)報(bào)警，取消跳閘出口。

鑒于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁變溫度保護(hù)邏輯的局限性及勵(lì)磁系統(tǒng)的獨(dú)立性，結(jié)合上述保護(hù)配置方案，本次采取如下處理措施：

（1）將勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁變溫度保護(hù)功能模塊6003、6004、6005端口置零，取消勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁變溫度高跳閘及報(bào)警功能；

（2）更換勵(lì)磁變A相測(cè)溫元件；將勵(lì)磁變?nèi)鄿囟葴y(cè)點(diǎn)接至熱工DCS系統(tǒng)，在DCS中作溫度測(cè)點(diǎn)顯示并設(shè)置110℃彈窗報(bào)警，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能，同時(shí)加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)超溫及時(shí)聯(lián)系處理。

4 結(jié)語(yǔ)

此次非計(jì)劃停機(jī)事故的根本原因?yàn)閯?lì)磁變繞組測(cè)溫元件采樣失真，間接原因?yàn)閯?lì)磁變溫度保護(hù)配置欠合理。合理選擇勵(lì)磁變溫度配置方案，取消不必要的跳閘出口方式，可以有效地避免發(fā)電廠類似問(wèn)題的發(fā)生。

[1]瑞士ABB．UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)器邏輯說(shuō)明書(shū)[Z]．瑞士ABB.2010．

Analysis of One Generator-tripping Accident Caused by Over Temperature of Excitation Transformer

WANG Yongqiang， MAO Qingbo， LIU Shifu， GONG Xiuzhong， ZHANG Chao
（Huadian Electric Power Reserch Institute，Hangzhou 310030，China）

An accidentofgeneratortrip caused by over temperature of excitation transformer which run through the UNITROL 5000 excitation system had been introduced in this paper.According to the protection action and the recorded data,through the comprehensive inspection,it is concluded that the fundamental cause of the accident is the sampling distortion of the temperature measurement element in the excitation transformer,and the indirect reason isthatthe temperature protection configuration of the excitation transformer is not reasonable.

excitation transformer； over temperature；temperature protection

TM76

B

2095-3429（2017）05-0066-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.016

2017-09-01

王永強(qiáng)（1985-），男，山東濟(jì)南人，工學(xué)學(xué)士，工程師，主要從事繼電保護(hù)研究、定值計(jì)算和電氣技術(shù)監(jiān)督工作。