關于交流電竄入直流電的事件研究與分配管理

作者簡介：劉振興（1988.03.10），男，甘肅/靜寧，本科，助理工程師，致力于火力發電廠DCS、FSSS、DEH、TSI、ETS、協調控制等系統。

摘要：在電力系統中，直流控制電源的穩定可靠運行對 系統安全穩定起著十分重要的作用，直流系統主要負責 開關柜、馬達保護器保護回路和分、合閘回路供電。由 于各種原因，導致交流竄入直流時，造成開關斷路器、 馬達保護器誤動、跳閘和保護拒動事故。文章解析了一 起 DCS 系統卡件異常導致交流竄入直流后，380V 馬達保護器誤動事件，并結合生產實際提出了相應的風險防范措施。

關鍵詞：直流;交流;竄入

1 直流竄入交流電引起380V馬達保護器自啟停事件分析與檢查

1.1 事件發生前機組運行方式

2020年06月20日，某廠5號機組停機檢修期 間，密封油1號排煙風機，1號定子冷卻水泵運行 狀態，A、C真空泵停止狀態，1、2號送風機電機潤 滑油箱 1、2號油泵、電加熱停止狀態，發電機氫循環2號風機停止狀態，三期輸煤皮帶 C12A、C12B停止狀態。

1.2 事件經過

2020年06月20日14時24分38秒，密封油1號排煙風機和1號定子冷卻水泵未發停指令先后跳閘，DCS畫面報偏差開到關（黃閃），14 時24 分39秒，A、C真空泵，1、2號送風機電機潤滑油箱 1、2號油泵、電加熱，發電機氫循環2號風機、三期輸煤C12A、C12B 未發啟指令同時啟動，同時DCS畫面報偏差關到開（黃閃），密封油2 號排煙風機聯鎖啟動。

2020年06月20日14時25分02秒，運行就地拉繩停止三期輸煤C12A、C12B。

2020年06月20日14時25分57秒，運行手動停止A真空泵。

2020年06月20日14時26分06秒，運行手動停止B真空泵。

2020年06月20日14 時55分06秒，運行手動停止2號送風機電機潤滑油箱2號油泵。

1.3 檢查經過

熱工人員查看 DCS 系統操作日志發現14時24分38秒，運行進行了潤滑油試驗電磁閥1關閉操作，其他無操作。查看18、19、45、47控制器，在14時24分38秒前后都未進行控制器下裝。

2020年06月21日上午，熱工人員和DCS廠家溝通，將5號機主工程師站、歷史站的DCS軟件 LOG日志、歷史數據拷貝并發送給DCS廠家研發部進行檢測。

2020年06月21日上午，電氣二次人員對出現異常的380V開關配電段所有負荷進行排查，發現配有馬達保護器的負荷均有外部開入合閘及外部開入分閘、事故按鈕動作記錄信息，各段受干擾負荷如下：

380V公用段：C12帶式輸送機A、C12帶式輸送機B等;

380V汽機段：A真空泵、B真空泵、C真空泵、1號定子冷卻水泵、1號汽機EH油泵、前置泵油站1號排煙風機、1號循環水泵增壓泵、2號循環水泵增壓泵、3號循環水泵增壓泵、1號旋轉濾網沖洗水泵、2號旋轉濾網沖洗水泵、3號旋轉濾網沖洗水泵、2號EH油循環油泵、潤滑油2號排煙風機、前置泵油站2號排煙風機開關等;

380V汽機MCC段：主油箱1號排煙風機、主油箱2號排煙風機、密封油1號排煙風機、密封油2號排煙風機、小機油箱1號排煙風機、小機油箱 2號排煙風機、密封油真空泵、發電機2號氫循環風機開關等;

380V鍋爐MCC段：1號送風機電機油泵電加熱、2號送風機電機油泵電加熱、1號引風機油站電加熱、2號引風機油站電加熱、1號送風機油站電加熱、2號送風機油站電加熱、1號一次風機油站電加熱、2號一次風機油站電加熱開關等;

380V鍋爐保安MCC段：1號送風機電機1號油泵、2號送風機電機1號油泵、1號送風機電機1號油泵、2號送風機電機2號油泵。

電氣二次人員檢查發現受干擾負荷的380V 段中的馬達保護器控制電源都為“110V 直流系統 II 母”所帶，初步懷疑 110V 直流系統 II 母受到干擾引起河南博瑞及珠海拓普馬達保護器異常動作。

在試驗室，電氣二次人員對配有馬達保護器備用負荷做直流電源干擾試驗，情況如下：

（1）斷開馬達保護器直流控制電源，馬達保護器失電，開關合、分閘狀態未受影響。

（2）對馬達保護器直流控制電源，做上下 20%直流電源波動，馬達保護器未出現上述異常情況。

（3）將馬達保護器直流控制電源改為交流 220V控制電，開關合、分正常，馬達保護器未出現上述 異常情況。

（4）對馬達保護器外部開入通道做啟動功率試驗，啟動功率為 0.0264W。

2020年06月21日13時40分，熱工人員和電氣二次人員檢查發5號機潤滑油母管試驗電磁閥空開跳閘，隨即對5號機潤滑油母管試驗電磁閥電源回路，控制回路電纜絕緣進行檢查，均正常，電磁閥阻值580歐姆正常，測試5號機潤滑油母管試驗電磁閥電源空開下口交流電壓為2.2VAC，在正常范圍內。

2020年06月22日14時59分，運行專工、熱工、電氣二次對5號機潤滑油試驗電磁閥1進行開關試驗，未發現異常。

2020年06月23日18時39分22秒，熱工人員進行主機潤滑油壓低低跳機聯鎖保護時，發現主機1號交流潤滑油泵未能聯啟，熱工人員在做完試驗后，檢查發現主機1號交流潤滑油泵啟指令48站第15通道保險熔斷，隨即對保險進行更換。

2020年06月23日20時30分40秒，熱工人員對主機1號交流潤滑油泵啟指令48站第15通道保險進行更換時，2020年06月20日14 時24分38 秒異常再次出現，且設備未發指來回令自啟停。

2020年06月23日20時31分22秒，DCS系統“110V直流系統II母線交流竄入、110V直流系統II 母線絕緣降低”報警，就地檢查110V直流II母直流竄入交流230.3V，絕緣監測裝置交流過壓報 警（DCS 系統與絕緣監測裝置時間存在偏差）380V公用段、汽機段、汽機MCC段、鍋爐段、鍋爐MCC段、鍋爐保安MCC段，再現06月20日14 時 24分39 秒開關自啟自停異常事件。

隨即電氣二次、熱工人員配合運行人員進行直流拉路試驗，斷開380V汽機段分電屏上350Z“5 號機主機潤滑油電磁閥”空開，5 號機110V 直流II母絕緣監測裝置交流過壓報警消除，110V 直流系統恢復正常，380V公用段、汽機段、汽機 MCC段、鍋爐段、鍋爐MCC段、鍋爐保安MCC段直流控制開關自啟自停異常情況消失。

確認110V直流II母交流過壓報警為“潤滑油母管試驗電磁閥”負荷異常造成，熱工人員對潤滑油母管試驗電磁閥電源回路進行排查，發現DCS系統48號站第15號卡件第6通道與第8通道 P接線端子導通，導致第6通道（主機1號交流潤滑油泵啟指令）交流電壓竄入第8通道（潤滑油母管試驗電磁閥打開指令）直流110V，返送入直流II母。

2020年06月24日，熱工人員組織對DCS系統48號站第15號卡件DOR01端子板進行更換，并進行設備啟停試驗，均正常。

2 原因分析

本次事故的原因為：

（1）5號機組DO卡DOR01端子板為基建時 12052176統一批次生產，該批次DOR01端子板生產設計存在缺陷（DCS系統DOR01端子板設計為雙面電路板設計，正面與背面導線通過過孔連接，在第八通道保險金屬卡扣下部存在一處第六通道的正面與背面導線連接的過孔，存在第八通道保險金屬卡扣與第六通道正面與背面導線過孔接觸的隱患）。

（2）5號機DCS系統48號站第15號DO卡DOR01端子板第6通道為主機1號交流潤滑油泵啟動指令（交流電），第8通道為潤滑油母管試驗電磁閥打開指令（直流電）。第6通道P接線端子排線第8通道P接線端子保險安裝接口處接通后，交流電竄入潤滑油母管試驗電磁閥直流電回路，通過潤滑油母管試驗電磁閥電源空開返送入110V直流系統II母線，導致5號機組110V直流系統II母線所帶的380V段河南博瑞及珠海拓普馬達保護器抽屜開關的直流控制電均受到干擾，自啟停。

3 建議防范措施

（1）12052176批次生產的DO卡件DOR01端子板第六通道與第八通道直接底板導線設計存在嚴重隱患，排查其他導線有無同類隱患，并聯系DCS 廠家進行更換。

（2）將DO卡件DOR01端子板交直流負荷分布情況進行統計，重新分配DOR01端子板，保證同一塊DOR01端子板都是直流或者交流負載，避免交直流負載布置在同一DOR01端子板中。

（3）將380V汽機段、380V鍋爐段配電段設置的直流饋電重新設計，將直流饋電屏分段運行， 并且設置聯絡開關。

4 結論

380V汽機、鍋爐、公用A、B段的控制直流饋電分段運行，如A段控制直流饋電I母運行，B控制直流饋電II母運行，并且設置聯絡開關，防止緊急情況發生。

380V汽機、鍋爐、公用A、B段的馬達保護器遠方指令接入DCS系統DO卡件中應交直流分開布置，同一卡件中不要同時存在交直流電。

參考文獻

[1]孫長生、劉玉成、朱北恒，等。 GB/T 35731-2017 火電廠分散控制系統運行維護與試驗技術規程[M]，北京：中國標準出版社，2018.

[2]申莉，聶殉，鄭華，等。直流 CT 電子測量單元的工作原理及校 驗方法[J]。電測與儀表，2008，45（9）：18-20.

[3]程健，郝耀斗，張旌。應用于高精度穩流電源的直流零磁通誤 差傳感器[J]。原子能科學技術，2002，36（5）：250-252.