350 MW機(jī)組事故中廠用電失電原因分析

吉 楊，鄭 華，邱納新，贠宇婷

（1.華北電力大學(xué)，北京 102206；2.遼寧東方發(fā)電有限公司，遼寧 撫順 113007）

350 MW機(jī)組事故中廠用電失電原因分析

吉 楊1，鄭 華1，邱納新2，贠宇婷1

（1.華北電力大學(xué)，北京 102206；2.遼寧東方發(fā)電有限公司，遼寧 撫順 113007）

對(duì)某發(fā)電公司350 MW機(jī)組事故中機(jī)組6 kV廠用系統(tǒng)失電的原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施，避免類(lèi)似事故的發(fā)生，為同類(lèi)型機(jī)組提供參考。

廠用電；失電；原因分析；預(yù)防措施

某發(fā)電公司在做“小機(jī)速關(guān)閥活動(dòng)”定期試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生汽泵組跳閘，鍋爐保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，廠用系統(tǒng)工作電源失電。隨后廠用電源快切后備失敗，機(jī)組交流不間斷電源系統(tǒng)（UPS）及保安段未能發(fā)揮備用供電功能，致使事故擴(kuò)大，造成主機(jī)軸瓦和軸頸嚴(yán)重磨損。

本文對(duì)事故的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，找出事故原因并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從技術(shù)和管理方面提出預(yù)防及改進(jìn)措施，為避免再次出現(xiàn)類(lèi)似事故提出建議。

1 主設(shè)備概況

機(jī)組鍋爐為HG－1165／17.45－YM1型亞臨界、一次再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、燃煤汽包鍋爐。

汽輪機(jī)為N350－16.7／538／538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、反動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)。

發(fā)電機(jī)為QFSN－350－2型三相隱極式同步發(fā)電機(jī)，整體為全封閉氣密結(jié)構(gòu)，主要冷卻介質(zhì)為氫氣。

主變?yōu)镾FP10－430000／220型三相強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器。

機(jī)組交流不間斷UPS型號(hào)為T(mén)TE－80K，容量80 kVA，于2014年11月5日完成技術(shù)改造，更換投運(yùn)。

機(jī)組廠用系統(tǒng)為6 kV等級(jí)二段配置，保護(hù)裝置為2014年9月更換的南自公司PS690U系列保護(hù)測(cè)控裝置。

6 kV廠用電快切裝置為北京四方公司CSC821快切裝置，2012年更換。

機(jī)組2005年投產(chǎn)，距上次A級(jí)檢修時(shí)間為2年零1個(gè)月。

2 事故經(jīng)過(guò)

事故前，機(jī)組負(fù)荷253 MW，爐膛負(fù)壓－47 Pa，5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，A凝泵運(yùn)行，小機(jī)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速4 930 r／min，主汽壓力15.7 MPa，主汽溫度540℃，再熱汽溫度524.3℃，各系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)正常。

事故當(dāng)天13時(shí)，機(jī)組進(jìn)行“小機(jī)速關(guān)閥活動(dòng)”定期試驗(yàn)。操作人員點(diǎn)擊“試驗(yàn)按鈕”，速關(guān)閥閥位由100%下降到83%后，瞬時(shí)閥位降至0，汽泵組跳閘，運(yùn)行人員檢查小機(jī)轉(zhuǎn)速下降，汽泵出口門(mén)聯(lián)關(guān)，電動(dòng)給水泵聯(lián)啟。隨后，機(jī)組RB3保護(hù)動(dòng)作；鍋爐E磨煤機(jī)跳閘；檢查AB層1號(hào)角油槍開(kāi)始投入；鍋爐D磨煤機(jī)跳閘；AB層3號(hào)角油槍開(kāi)始投入；鍋爐C磨煤機(jī)跳閘，爐膛壓力快速降低至－2 000 Pa。鍋爐MFT中“爐膛壓力低”保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，同時(shí)所有操作員站電腦黑屏，主控室及廠房照明電源消失。電氣值班人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查機(jī)組保安段電壓正常376 V，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)啟。檢查6 kV廠用2A、2B段母線電壓為0，立即拉開(kāi)6 kV廠用2A、2B段母線上所有負(fù)荷開(kāi)關(guān)。汽機(jī)副值就地檢查發(fā)現(xiàn)主機(jī)交流油泵未聯(lián)啟，立即手動(dòng)啟動(dòng)主機(jī)直流油泵，就地檢查油泵運(yùn)行指示燈正常，直流油泵出口油壓顯示0.25 MPa。檢查主機(jī)轉(zhuǎn)子靜止。在投主機(jī)盤(pán)車(chē)時(shí)發(fā)現(xiàn)主機(jī)盤(pán)車(chē)無(wú)法投入，機(jī)組無(wú)法恢復(fù)運(yùn)行，經(jīng)報(bào)請(qǐng)電網(wǎng)同意，機(jī)組臨檢72 h。在搶修解體過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主機(jī)2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)軸瓦及軸頸磨損。

3 原因分析

a.汽動(dòng)給水泵關(guān)閉

檢查小機(jī)四抽進(jìn)汽管道附近電纜橋架時(shí)發(fā)現(xiàn)，該處部分電纜有受高溫熔化粘連現(xiàn)象，如圖1所示，且就近壓力表管處管路保溫存在部分缺失。進(jìn)一步排查測(cè)試該處電纜時(shí)，發(fā)現(xiàn)小機(jī)試驗(yàn)電磁閥電纜與小機(jī)跳閘電磁閥電纜之間絕緣不良。試驗(yàn)電磁閥正常運(yùn)行中處于失電狀態(tài)不動(dòng)作，當(dāng)點(diǎn)擊動(dòng)試驗(yàn)按鈕時(shí)，試驗(yàn)電磁閥帶電，由于小機(jī)試驗(yàn)電磁閥電纜與小機(jī)跳閘電磁閥電纜間絕緣不良，造成小機(jī)跳閘電磁閥帶電動(dòng)作，小機(jī)跳閘。

圖1 電纜受高溫熔化粘連

b.爐膛壓力快速降低，造成MFT保護(hù)動(dòng)作

從事故當(dāng)時(shí)參數(shù)變化看，RB3動(dòng)作后，上3層磨煤機(jī)相繼跳閘，爐膛熱負(fù)荷及溫度急劇下降，造成爐膛壓力快速降低，引風(fēng)機(jī)靜葉跟蹤速率滯后爐膛壓力變化速率，致使?fàn)t膛壓力快速達(dá)到保護(hù)動(dòng)作值，引起MFT動(dòng)作［1］。

c.機(jī)組跳閘后，6 kV廠用系統(tǒng)電源未及時(shí)切換

檢查事故狀態(tài)下快切裝置記錄，二段廠用電源切換備用未成功。進(jìn)一步檢查快切裝置：核對(duì)、校驗(yàn)快切裝置回路接線，無(wú)錯(cuò)接、端子接觸不良等問(wèn)題。對(duì)快切裝置進(jìn)行不同狀態(tài)下模擬動(dòng)作試驗(yàn)：熱工保護(hù)壓板投退，電源開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置閉鎖信號(hào)線拆除，手動(dòng)分合工作電源開(kāi)關(guān)，快切裝置反饋正常。

6 kVⅡA、ⅡB段電源開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置不投直流時(shí)，保護(hù)閉鎖信號(hào)消除，當(dāng)投入直流且操作開(kāi)關(guān)時(shí)，保護(hù)閉鎖信號(hào)到達(dá)。

進(jìn)一步檢查6 kVⅡA、ⅡB段電源開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置，不論開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作或手動(dòng)操作，保護(hù)閉鎖信號(hào)始終發(fā)出。2套快切裝置動(dòng)作時(shí)始終有保護(hù)閉鎖信號(hào)到達(dá)。

調(diào)取快切裝置后臺(tái)動(dòng)作錄波報(bào)告，如圖2所示，顯示6 kVⅡA、ⅡB段保護(hù)閉鎖，快切裝置未聯(lián)啟備用電源。2套快切裝置在機(jī)組故障動(dòng)作時(shí)，6 kVⅡA、ⅡB段保護(hù)閉鎖信號(hào)超前于快切合閘指令，6 kVⅡB段保護(hù)閉鎖未聯(lián)啟。

綜上所述，6 kV廠用系統(tǒng)電源沒(méi)有切換成功的原因是在發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作發(fā)出啟動(dòng)快切指令時(shí)，6 kV廠用工作電源開(kāi)關(guān)保護(hù)也發(fā)出閉鎖快切裝置信號(hào)，事故中閉鎖信號(hào)早于快切指令發(fā)出，致使快切裝置閉鎖，備用電源無(wú)法合閘，廠用電源消失。

圖2 快切裝置動(dòng)作錄波圖

d.UPS失電

6 kV廠用ⅡB段母線失電時(shí)，380 V廠用PCⅡB段母線失電，造成UPS裝置主路失電，如圖3、圖4所示。380 V保安段電源切換時(shí)，因切換有延時(shí)，導(dǎo)致UPS裝置旁路電源失電。此時(shí)因空、氫側(cè)交流密封油泵失電，聯(lián)鎖啟動(dòng)直流油泵，造成蓄電池電壓快速降低至UPS輸入電壓閉鎖值187 V以下。機(jī)組蓄電池組已運(yùn)行10年，電池容量下降嚴(yán)重，造成UPS裝置關(guān)機(jī)。保安段電源切換設(shè)計(jì)為2路廠用電源同時(shí)失電后聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)，期間有24 s延時(shí)。因保安段和UPS同時(shí)失電，導(dǎo)致熱工控制系統(tǒng)電源消失，DCS操作員站電腦黑屏［2］。

圖3 UPS系統(tǒng)接線圖

圖4 熱控DCS電源系統(tǒng)配置圖

4 廠用電系統(tǒng)失電的預(yù)防及改進(jìn)措施

由上述分析可見(jiàn)，本次事故雖然由機(jī)組常規(guī)試驗(yàn)中的電纜損壞造成小機(jī)跳閘引起，但由于廠用電系統(tǒng)中存在問(wèn)題，使機(jī)組被迫停機(jī)，事故擴(kuò)大，最終釀成嚴(yán)重事故。為杜絕此類(lèi)事故的發(fā)生，采取如下措施。

a.針對(duì)6 kV廠用電源未及時(shí)切換的問(wèn)題，對(duì)6 kV工作電源開(kāi)關(guān)保護(hù)控制字進(jìn)行重新設(shè)置，將開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置非保護(hù)動(dòng)作閉鎖信號(hào)關(guān)閉，閉鎖信號(hào)不再發(fā)出，工作、備用電源開(kāi)關(guān)切換正常［3］。做好設(shè)備的維護(hù)、定期檢查工作，保證設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，并加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)。

b.針對(duì)UPS失電問(wèn)題，需要定期保養(yǎng)維護(hù)蓄電池，蓄電池組超過(guò)使用期限要及時(shí)更換。一般蓄電池設(shè)計(jì)使用壽命最高為10年，因此需要及時(shí)制定技術(shù)改造計(jì)劃，并按規(guī)定對(duì)電池組進(jìn)行定期充放電和容量校核，及時(shí)更換單體電壓不合格的蓄電池，避免因蓄電池容量不足導(dǎo)致在短時(shí)間接帶大負(fù)荷情況下，電池電壓快速降低，致使發(fā)生事件時(shí)UPS不能正常切換到直流供電［4］。

c.事故時(shí)主機(jī)的直流油泵控制方式主要有：遠(yuǎn)方（DCS手動(dòng)）、就地手動(dòng)、DCS聯(lián)鎖及操作員站控制臺(tái)手動(dòng)啟動(dòng)直流油泵。遠(yuǎn)方和DCS聯(lián)鎖合閘通過(guò)DCS來(lái)實(shí)現(xiàn)。此次因熱工控制系統(tǒng)失電，加之直流油泵沒(méi)有設(shè)計(jì)硬聯(lián)鎖，造成直流油泵在潤(rùn)滑油壓低時(shí)無(wú)法聯(lián)鎖啟動(dòng)。因此，在油系統(tǒng)等重要負(fù)荷操作回路中，需要在值班操作臺(tái)上加裝電氣硬啟動(dòng)控制按鈕，發(fā)生緊急情況可立即采取應(yīng)對(duì)措施。

d.在DCS和交流油泵失電處理過(guò)程中，運(yùn)行人員沒(méi)有按照運(yùn)行規(guī)程要求，及時(shí)啟動(dòng)操作員站控制臺(tái)上主機(jī)直流油泵緊急按鈕，而是就地控制箱啟動(dòng)，導(dǎo)致直流油泵啟動(dòng)不及時(shí)，造成機(jī)組跳閘后，轉(zhuǎn)子惰走過(guò)程中部分時(shí)段斷油，軸瓦磨損［5］。說(shuō)明在管理方面和值班人員操作技能培訓(xùn)方面存在較大問(wèn)題。操作前應(yīng)進(jìn)行充足的風(fēng)險(xiǎn)分析，制定具有針對(duì)性的事故預(yù)想和應(yīng)急預(yù)案；加強(qiáng)運(yùn)行培訓(xùn)管理工作，使運(yùn)行人員在發(fā)生事故的第一時(shí)間能夠正確處理；嚴(yán)格執(zhí)行定期管理工作中的技術(shù)監(jiān)督工作，建立高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)監(jiān)督管理體系及各項(xiàng)制度；自上而下的安全生產(chǎn)責(zé)任須有效落實(shí)，時(shí)刻保持安全意識(shí)［6］。

［1］張 磊，柴 彤.大型火力發(fā)電機(jī)組故障分析［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［2］謝 丹.電廠UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的探討［J］.東北電力技術(shù)，2003，24（8）：46－49.

［3］田豐源，姜 偉，張延鵬.發(fā)電廠廠用電整定計(jì)算分析［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（9）：17－18.

［4］馬 勇，王艷慧.電廠廠用蓄電池組的選型［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（10）：45－47.

［5］楊洪軍.山西舊關(guān)電廠二期4號(hào)機(jī)組試運(yùn)時(shí)軸承軸瓦磨損事故分析［J］.東北電力技術(shù)，2006，27（1）：34－36.

［6］國(guó)家能源局.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義［Z］.北京：中國(guó)電力出版社，2014，177－180.

Causes Analysis on Auxiliary Power Interruption of 350 MW Generation

JI Yang1，ZHENG Hua1，QIU Na?xin2，YUN Yu?ting1
（1.North China Electric Power University，Beijing 102206，China；2.Liaoning Dongfang Power Generation Co.，Ltd.，F(xiàn)ushun，Liaoning 113007，China）

This paper analyzes the causes of 6 kV auxiliary power interruption accident of 350 MW generation and puts some preventive and improved measures.Suggest actions is taken to avoid occurrence of similar accidents.This paper provides useful references for similar unit.

Plant electrical consumption；Power interruption；Analysis causes；Preventive measures

TM621

A

1004－7913（2016）08－0027－03

吉 楊（1992—），男，碩士，從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化研究。

2016－03－15）