一起因交流電源系統故障導致機組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯地拉水電有限公司，云南省大理州 671611)

?

一起因交流電源系統故障導致機組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯地拉水電有限公司，云南省大理州 671611)

交流電源系統屬于水電廠的公用系統設備，機組各自動化元件、繼電保護裝置、事故照明用電等均取自交流電源系統，其可靠與否對發電廠和變電所的安全運行起著至關重要的作用，是安全運行的保證。文章介紹了某水電廠交流電源系統結構及工作原理，并分析了一起因交流電源系統故障導致機組跳閘的事故及其處理方法。

交流控制電源;自動化;蓄電池；機組跳閘；事故分析

0 前 言

某水電廠電壓等級為500 kV，總裝機容量2 160 MW，裝設6臺單機容量360 MW的混流式水輪發電機組，首臺機組于2013年7月20日正式投入商業運行。電廠設計有3套不間斷交流電源系統(UPS)，以供給全廠設備的控制、操作、保護交流電源及事故照明電源，其中每套交流電源均由交直流輸入電源、1套電力專用UPS系統[1](其中含1臺套輸出為AC220 V的逆變電源裝置為交流系統用電、1臺套輸出為AC380 V的逆變電源裝置為事故照明用電)、交流饋電盤及輔助設備等組成。

1 交流電源系統結構及工作原理

該廠交流電源系統設計為供全廠設備操作、控制電源及事故照明電源。1套交流電源系統有2路交流、2路直流共4個電源點[2]，分別取自400 V 廠用電負荷開關及廠內直流系統，通過逆變電源裝置[3]后分為220 V控制電源及380 V事故照明電源對全廠設備進行供電。

不間斷電源系統(UPS)的工作原理[4]見圖1。

(1) 直流輸入電源經開關UQF5輸入至交流電源UPS逆變模塊，同時交流輸入電源經開關UQF1輸入至交流電源UPS逆變模塊，交直流電源經UPS逆變模塊逆變后共同輸出為穩定的220 V交流控制電源[5],再經靜態切換開關供全廠交流用電。

圖1 交流電源系統圖

(2) 交流旁路電源經開關UQF6輸入至隔離變壓器T2及單相交流自動穩壓器WY[6]，經穩壓后輸出為2路220 V交流電源，一路經旁路開關UQF4輸入至靜態切換開關[7]，與逆變模塊輸出電源共同供全廠交流用電；一路經維修旁路[8]開關UQF2直接輸出至全廠交流用電系統。

(3) 正常運行時開關UQF5、開關UQF1、開關UQF6、旁路開關UQF4均在合閘位置，維修旁路開關UQF2保持在分閘位置。

2 交流電源系統故障導致機組停機實例及原因分析

2013年7月20日，該電廠1號機組投入商業運行，次日09：00，該電廠1號機組在正常運行中事故解列，甩負荷300 MW。經檢查事故原因為全廠交流電源系統失電，導致1號機組主軸密封水流量計[9]交流電源消失，機組LCU判定機組運行中主軸密封水中斷并延時10 s啟動事故停機流程[10]。導致該起事故原因有很多方面，其主要原因分析如下：

首先，該電廠在首臺機組投產時，廠房1號交流電源系統已投入正常運行，設計配置的4個電源點已接入交流電源系統。但因為施工原因，維修旁路開關UQF2電源暫未與交流旁路輸入電源UQF6后端端子并接，導致實際上交流UPS控制電源維修旁路交流未接入；其次，在機組投產前，由于直流系統報“UPS直流輸入”支路接地[11]，故斷開了直流饋線盤上此支路送交流UPS直流輸入電源空氣開關以檢查故障，在此狀態下廠房1號交流電源系統無直流輸入電源；再次，交流輸入電源及交流旁路電源已按設計要求接入交流電源系統，開關UQF1、開關UQF6處于合閘位置，但旁路開關UQF4因施工原因仍在分閘位置(見圖1)。即在當前運行方式下廠房1號交流電源系統的UPS電源只有交流輸入電源開關UQF1單獨供電，屬于特殊供電運行方式，而1號機組的交流電源取自廠房1號交流電源系統的不間斷電源(UPS)母線。

7月21日，交流電源系統廠家及施工單位人員為試驗廠房1號交流電源系統的靜態切換開關能否正常切換，在未核實當前廠房1號交流控制電源系統運行方式及未經運行值班人員許可的情況下，擅自斷開交流輸入電源開關UQF1，導致不間斷電源(UPS)系統失電，1號機組主軸密封水流量計交流電源消失，機組LCU判定機組運行中主軸密封水中斷并延時10 s啟動事故停機流程，1號機組事故解列并甩負荷300 MW。

3 針對本起事故的整改措施

經對該電廠事故原因及交流電源系統結構、運行方式進行分析后，提出整改措施如下：

(1) 對各設備安裝單位、廠家及其他施工人員進行安全教育培訓，加強對現場施工人員及廠家人員的管理，提高其安全意識，工作現場嚴格執行工作票制度。

(2) 規范生產現場管理，嚴格執行生產現場準入制度，對運行設備進行全封閉隔離管理，嚴禁無關人員進入運行區域。對持工作票進入運行區域工作的人員詳細交代安全措施和注意事項，廠外人員進入生產現場和運行區域必須在電廠人員的監護下才能開展工作，有效防止類似事件的再次發生。

(3) 嚴格排查電站各系統設備存在的問題和缺陷,要求廠家按設計圖紙及要求完善交流電源系統，實現2路交流進線冗余供電[12]方式，消除直流接地報警缺陷，確保直流電源輸入供電正常，可靠保障機組交流電源系統正常運行。

(4) 優化機組事故停機邏輯[13]，綜合考慮電廠實際運行管理要求和設備實際運行狀況，解決水電站存在的因1個自動化元件失電就導致機組非正常停機[14]問題。修改主軸密封水中斷延時10 s啟動機組事故停機流程的邏輯為報警后由運行人員進行相關應急處理操作。更換主軸密封水流量計為失電自保持接點[15]，提高報警信號可靠性，增加主軸密封水流量模擬量信號用于監視及報警，為運行人員提供報警信號，由現場值班人員判斷設備實際情況以決定機組是否停機，以便提高機組運行的可靠性和安全性。

4 結 語

對于裝機容量為2 160 MW的大型水電廠，其在電網的重要程度不言而喻，在設備自動化水平越來越高的今天，對設備可靠性的要求也越加嚴格。只有不斷完善、改進設備系統，提高設備運行的可靠性和穩定性，同時加強設備管理和作業人員專業技能、安全教育培訓，最大限度提高電廠運行的可靠性，保證電廠安全穩定運行。

[1] 中華人民共和國國家發展和改革委員會.電力用直流和交流一體化不間斷電源設備：DL/T 1074-2007[S].北京:中國電力出版社,2008.

[2] 林波.淺談UPS不間斷電源工作原理及在電力系統中的應用[J].科技風，2013(23):92-92.

[3] 樊江華.淺談UPS(不間斷電源)的工作原理及一般維護[J]..科技視界,2015(08):265-266.

[4] 張穎超,楊貴恒,常思浩.UPS原理與維修[M].北京：化學工業出版社,2011.

[5] 張敏.電力用直流和交流一體化不間斷電源[J].電工技術，2011(10):15-16.

[6] 鐘濤.電力用直流和交流一體化不間斷電源系統[J].電工技術,2014(06):67-68.

[7] 王俊杰,郭天艷.不間斷電源(UPS)的功能、原理、及維護[J].中國新通信，2013(5):48-51.

[8] 楊劍秋,李寧.淺析EPS和UPS的特點[C]//河南省土木建筑學會2009年學術年會論文集.河南,2009.

[9] 范道芝.水輪機主軸密封改進[J].云南電力技術，2014，42(S1):53-55.

[10] 代劍.某水電廠主軸密封水流量中斷停機原因分析[J].云南電力技術，2014，42(s1):29-30.

[11] 馮勇,尚金梅.UPS不間斷電源的原理與維護[J].黑龍江科技信息，2009(12)：6.

[12] 谷新梅.變電站交流不間斷電源系統設計[J].廣東科技，2008(22):125-126.

[13] 劉秋華.大中型水電站機組事故停機控制回路設計[J].水力發電，2012，38(8):67-69.

[14] 李文金.水電廠機組事故停機流程設計[J].云南電力技術,2015，43(s1):135-136.

[15] 鄭彪.巖灘電站主軸密封供水設計[J].紅水河，1993(4):35-36.

Analysis and Handling of Unit Tripping by Failure of AC Power Supply System

CHEN Xin, GUO Luping, LI Chao

(Yunnan Huadian Ludila Hydropower Co., Ltd., Dali, Yunnan 671611, China)

The AC power supply system belongs to facility of the utility system of the hydropower plant. The automation elements, relay protection device, emergency lightning power, etc, all are supplied by the AC power supply system. Therefore, liability of the AC power supply system is critical for the hydropower plant and distribution station to operate safely. It guarantees the safety operation of the plant and the station. Structure and principle of the AC power supply system in this paper are introduced. Furthermore, an incident and handling of the unit tripping by failure of the AC power supply system are analyzed.Key words: AC control power supply; automation; storage battery; unit tripping; incident analysis

1006—2610(2016)05—0066—03

2016-04-26

陳新(1987-),男，四川省江安縣人，助理工程師，主要從事水電廠運行管理工作.

TV734.2

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.016