發(fā)電機變壓器線路組接線二次回路故障分析及處理

路 森

（河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邢臺 054000）

隨著設(shè)計和制造水平的提高，大容量發(fā)電機組不斷投入運行。在設(shè)計上，為簡化高壓配電裝置接線形式，發(fā)電機變壓器線路組（簡稱“發(fā)變組”）的接線方式被廣泛應(yīng)用。某電廠一期工程2臺600 MW 機組，其中2號機組為發(fā)變組接線，線路電壓等級為500 k V。這種特殊的電氣接線方式同系統(tǒng)保護和發(fā)變組保護電氣二次回路接口部分有著密切聯(lián)系，必須重視可能帶來的安全隱患。根據(jù)《電力生產(chǎn)二十五項反事故措施》，某廠發(fā)變組保護和系統(tǒng)保護遵循相互獨立的原則按雙重化配置。發(fā)變組保護雙套，1套為GE保護，分別為發(fā)電機保護G60、主變壓器保護T35、高壓廠用變壓器保護T35、勵磁變壓器保護T35、發(fā)變組保護T35；另1套為南瑞RCS-985B，線路保護雙套，分別為南瑞RCS-931AM 和南自PSL-603GA保護裝置，可實現(xiàn)線路的光纖縱聯(lián)差動保護。線路還配置南瑞RCS-925A和南自SSR-53，2套遠(yuǎn)跳過電壓保護裝置。斷路器失靈保護及自動重合閘由南瑞RCS-921A實現(xiàn)，操作箱為南瑞CZX-22R[1]。

1 故障概況

2號機組停機后檢查設(shè)備，發(fā)現(xiàn)GE 和南瑞發(fā)變組保護“系統(tǒng)保護”開入信號一直存在，手動不能復(fù)歸。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)CZX-22R 操作箱3號跳閘插件有明顯燒損痕跡。結(jié)合操作箱3號插件內(nèi)部原理圖，確認(rèn)R16、R17、R18、R19 電阻發(fā)熱嚴(yán)重，13TJR、23TJR 2永跳繼電器由于發(fā)熱引起外殼變形。用萬用表量測2個永跳繼電器接點始終 接 通，13TJR、23TJR 接 點 已 經(jīng) 粘 連，確 定13 TJR、23 TJR 是引起GE 和南瑞發(fā)變組保護“系統(tǒng)保護”開入信號一直存在的直接原因。插件內(nèi)部永跳回路原理如圖1所示。

圖1 插件內(nèi)部永跳回路原理

永跳繼電器過熱燒壞，降低了操作箱的抗干擾能力，引起永跳繼電器誤動，導(dǎo)致開關(guān)誤跳閘。另外，并聯(lián)電阻本身的發(fā)熱引起鄰近永跳繼電器過熱變形，嚴(yán)重時接點誤接通粘連也會造成開關(guān)跳閘。因此，必須找到3號插件內(nèi)部燒損的根本原因并加以解決。

2 原因分析

為保證系統(tǒng)故障線路保護動作跳開主開關(guān)時，機組安全停機，系統(tǒng)保護與發(fā)變組保護存在緊密的聯(lián)系。但系統(tǒng)保護與發(fā)變組保護之間的聯(lián)系也在特定情況下也帶來了安全隱患，即存在死循環(huán)問題[2-3]。系統(tǒng)保護與發(fā)變組保護電氣二次回路接口原理如圖2和圖3所示。

圖2 系統(tǒng)保護與發(fā)變組保護電氣二次回路接口原理1

圖3 系統(tǒng)保護與發(fā)變組保護電氣二次回路接口原理2

當(dāng)系統(tǒng)故障（如相間故障）時，2套線路保護分別發(fā)跳令啟動操作箱繼電器11TJQ、12TJQ、13TJQ 和21TJQ、22TJQ、23TJQ，繼電器接點閉合一方面跳開主開關(guān)切除故障，另一方面作為“系統(tǒng)保護動作”信號送到發(fā)變組保護，執(zhí)行發(fā)變組全停邏輯，發(fā)永跳令啟動操作箱永跳繼電器11 TJR、12TJR、13TJR 和21TJR、22TJR、23TJR 再 跳 主開關(guān)，同時全停邏輯跳勵磁開關(guān)、切換廠用電、關(guān)主蒸汽閥門，使機組安全停機。永跳繼電器啟動后其接點閉合又作為“系統(tǒng)保護”動作信號送到發(fā)變組保護，從而構(gòu)成死循環(huán)[4]。

當(dāng)機組通過程序逆功率停機及發(fā)變組保護動作于永跳時，操作箱的永跳繼電器動作，其永跳接點又作為“系統(tǒng)保護”動作信號送回發(fā)變組保護，執(zhí)行發(fā)變組全停邏輯，從而也構(gòu)成死循環(huán)[45]。

查閱設(shè)備臺賬，2號機投運以來線路未發(fā)生過故障，排除由于系統(tǒng)故障引起的“死循環(huán)”造成操作箱3號插件燒損；但機組因消缺有2次停機，可以確定本次3號插件的燒損是由于程序逆功率引起的死循環(huán)，使操作箱永跳繼電器并聯(lián)電阻長時間通流發(fā)熱引起。

3 處理措施及效果

3.1 現(xiàn)場試驗

為驗證原因分析正確性，主開關(guān)在跳閘位置進(jìn)行了現(xiàn)場試驗。通過將南瑞發(fā)變組保護裝置帶電，瞬時短接南瑞“系統(tǒng)保護”動作接點，量測操作箱永跳令，發(fā)現(xiàn)跳令保持10 s后自動斷開，即南瑞發(fā)變組開入為脈沖觸發(fā)，不會引起死循環(huán)。只將GE保護裝置帶電，瞬時短接GE“系統(tǒng)保護”動作接點，同樣量測操作箱永跳令，發(fā)現(xiàn)跳令始終存在，即GE 保護只要有開入，出口就會動作，存在死循環(huán)。

3.2 解決方案1

根據(jù)試驗結(jié)果，須從GE 發(fā)變組保護解決死循環(huán)問題。2號機停機消缺期間，更換新的3號插件后，在A 屏G60中“系統(tǒng)保護”開入回路加裝壓板，在機組停機后由運行人員盡快斷開壓板解開死循環(huán)。此方案的缺點是依靠人為手動操作解開死循環(huán)，時間上不能保證。事實證明此方案仍有可能造成插件長時間受熱。2號機停機消缺期間，對此插件進(jìn)行了重點檢查，發(fā)現(xiàn)永跳繼電器及并接電阻仍有明顯過熱跡象。

3.3 解決方案2

參照操作箱內(nèi)部永跳回路模塊原理圖，見圖4，將永跳1、永跳2回路中并聯(lián)的用于抗干擾的電阻取下，分別并接NR0521 A 模塊，解決并聯(lián)電阻在跳閘常開入情況下過熱燒壞插件的問題。

圖4 操作箱內(nèi)部永跳回路模塊原理

并接的NR0521 A 模塊內(nèi)部原理，如圖5 所示，4個電阻阻值之合和跳閘回路拆掉的2個電阻阻值相等，并且串入了ZJ的常閉接點，開關(guān)合位正常運行時保證了跳閘回路的抗干擾能力，保護跳閘ZJ動作后其常閉接點打開，并聯(lián)的電阻回路被切斷，避免了電阻長期帶電過熱損壞插件問題的發(fā)生。

圖5 NR0521 A 模塊內(nèi)部原理

方案2較好解決了電阻長期帶電過熱損壞插件的問題，具有廣泛的應(yīng)用性，但要改動3號插件內(nèi)部接線，同時需要在外部端子排上加裝NR0521 A 模塊，實現(xiàn)比較復(fù)雜。

3.4 解決方案3

針對發(fā)變組GE保護具有較強的組態(tài)邏輯設(shè)計功能，嘗試通過修改邏輯的方法解決系統(tǒng)保護和發(fā)變組之間的死循環(huán)問題，修改前、修改后的邏輯圖如圖6所示。

圖6 修改前、修改后的邏輯

“系統(tǒng)保護”開入量進(jìn)入GE 發(fā)變組保護時，開入量電位由0 變1 時，TI MER 3 動作并展寬500 ms，即全停出口繼電器K286動作500 ms后自動斷開。這樣即使發(fā)變組保護中“系統(tǒng)保護”一直有開入，全停出口繼電器也不會一直動作，操作箱永跳繼電器和并接電阻也不會一直通流。

方案3充分利用GE 保護軟件邏輯可以修改的特點較好解決了死循環(huán)問題，此方案簡單、可靠，但需要發(fā)變組保護本身具有此項功能，存在一定的局限性。需要指出的是，其他類似保護開入（如勵磁系統(tǒng)故障、熱工保護等）啟動全停邏輯相應(yīng)也要進(jìn)行修改。

3.5 3種方案的比較分析

當(dāng)機組采用發(fā)電機變壓器線路組的接線方式時，發(fā)變組保護與系統(tǒng)保護電氣二次回路接口存在的死循環(huán)問題具有普遍性，對其帶來的安全隱患須引起足夠重視。方案1，依靠運行人員手動解開死循環(huán)，時間長，插件仍存在燒損的可能；方案2，是在操作箱本身做工作，此方案雖然比較復(fù)雜，但具有廣泛的應(yīng)用性，對發(fā)變組保護無特殊要求。方案3，實現(xiàn)方式雖然簡單、可靠，使用上受一定的限制，但需要發(fā)變組保護具有邏輯修改功能。經(jīng)分析后采用第3種方案，進(jìn)行組態(tài)邏輯設(shè)計，運行至今未發(fā)生3號跳閘插件燒損的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

綜上所述，采用發(fā)電機變壓器線路組接線必須重視系統(tǒng)保護、發(fā)變組保護電氣二次回路接口部分存在的問題，并根據(jù)現(xiàn)場發(fā)變組保護功能采取合理的解決方案，達(dá)到簡便、可靠、應(yīng)用廣泛的效果，同時為解決其他電力系統(tǒng)難題提供了重要的參考價值。