發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)誤跳閘的原因及處理

梁國(guó)玲，董曉寧，祁廣福

(青海黃河水電公司積石峽發(fā)電分公司，青海 海東 810801)

發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)誤跳閘的原因及處理

梁國(guó)玲，董曉寧，祁廣福

(青海黃河水電公司積石峽發(fā)電分公司，青海 海東 810801)

介紹了運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組和處于停機(jī)備用狀態(tài)的機(jī)組在沒有事故信號(hào)的情況下，連續(xù)發(fā)生發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘事件，闡述了事件檢查情況，分析了具體原因，并提出了相應(yīng)的防范措施，避免了運(yùn)行機(jī)組失磁停機(jī)。

滅磁開關(guān)；光耦元件；動(dòng)作電壓；跳閘

1 事件經(jīng)過

某電廠某日06:37，監(jiān)控上位機(jī)出現(xiàn)“1號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)分閘動(dòng)作，1號(hào)機(jī)組A套失磁保護(hù)動(dòng)作，1號(hào)機(jī)組B套失磁保護(hù)動(dòng)作，1號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘；2號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘動(dòng)作，1，2號(hào)UPS裝置故障，旁路故障”等信息。06:39，監(jiān)控上位機(jī)又出現(xiàn)“3號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)分閘動(dòng)作，3號(hào)機(jī)組A套失磁保護(hù)動(dòng)作，3號(hào)機(jī)組B套失磁保護(hù)動(dòng)作，3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口斷路器分閘”等信息。

事件發(fā)生前，1，3號(hào)機(jī)組運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組停機(jī)備用。1，2號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘和3號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘僅間隔2 min。

2 現(xiàn)地檢查

事件發(fā)生后，運(yùn)行人員立即到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，具體情況為：1號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘，1號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，1號(hào)機(jī)組處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，1號(hào)機(jī)保護(hù)盤有失磁保護(hù)動(dòng)作等信號(hào)；2號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘，2號(hào)機(jī)保護(hù)盤無任何信息；3號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘，3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，3號(hào)機(jī)組在空轉(zhuǎn)狀態(tài)，3號(hào)機(jī)保護(hù)盤有失磁保護(hù)動(dòng)作等信號(hào)；交、直流電源室檢查設(shè)備運(yùn)行正常。

3 跳閘原因查找

從監(jiān)控系統(tǒng)的信息及現(xiàn)場(chǎng)初步檢查分析可以看出，此次機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘前沒有任何保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，是機(jī)組正常運(yùn)行中發(fā)生滅磁開關(guān)誤跳閘，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置動(dòng)作。

事件發(fā)生后，為查明滅磁開關(guān)誤跳閘的原因，對(duì)與機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘有關(guān)聯(lián)的機(jī)組繼電保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、滅磁開關(guān)控制回路等進(jìn)行了檢查和試驗(yàn)，并對(duì)直流電源設(shè)備也進(jìn)行檢查。

3.1 機(jī)組保護(hù)裝置檢查情況

(1) 對(duì)1—3號(hào)機(jī)組保護(hù)裝置(保護(hù)A，B，C屏)至滅磁開關(guān)跳1號(hào)線圈、跳2號(hào)線圈控制電纜進(jìn)行檢查，接線正確，對(duì)地絕緣正常。

(2) 在機(jī)組保護(hù)屏分別進(jìn)行跳滅磁開關(guān)試驗(yàn)，滅磁開關(guān)動(dòng)作正確，監(jiān)控上位機(jī)報(bào)文信息正確。

(3) 對(duì)機(jī)組保護(hù)裝置進(jìn)行干擾試驗(yàn)，未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)檢查情況

(1) 對(duì)機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元(LCU)至滅磁開關(guān)跳閘1號(hào)線圈、跳閘2號(hào)線圈回路電纜進(jìn)行檢查，接線正確，對(duì)地絕緣正常。

(2) 對(duì)監(jiān)控LCU跳滅磁開關(guān)繼電器J69，J70（DC 24 V）進(jìn)行交流諧波干擾試驗(yàn)，繼電器工作正常。

(3) 對(duì)機(jī)組控制程序進(jìn)行檢查，程序正確，沒有找到跳滅磁開關(guān)的異常信息。

3.3 滅磁開關(guān)控制回路檢查情況

(1) 在滅磁開關(guān)柜內(nèi)分別對(duì)引至機(jī)組LCU 2號(hào)盤、機(jī)組保護(hù)(A，B，C)盤的滅磁開關(guān)跳閘回路控制電纜屏蔽線進(jìn)行檢查，所有電纜屏蔽線均可靠接地。

(2) 在滅磁開關(guān)操作電源DC 220 V回路施加交流干擾量進(jìn)行模擬試驗(yàn)，滅磁開關(guān)未出現(xiàn)誤跳閘現(xiàn)象。

(3) 根據(jù)勵(lì)磁廠家提供的滅磁開關(guān)跳閘回路圖紙，發(fā)現(xiàn)跳閘2號(hào)線圈回路是通過光耦元件觸發(fā)可控硅動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)跳閘的(其跳閘裝置CID—3控制回路如圖1所示)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)光耦元件進(jìn)行動(dòng)作電壓測(cè)試，測(cè)試結(jié)果：1號(hào)機(jī)動(dòng)作電壓63 V；2號(hào)機(jī)動(dòng)作電壓62 V；3號(hào)機(jī)動(dòng)作電壓65 V。對(duì)直流220 V電源系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

(4) 為了進(jìn)一步查找滅磁開關(guān)誤跳閘原因，委托某電研院對(duì)滅磁開關(guān)跳閘回路進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)論:發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)第2組跳閘線圈的跳閘裝置CID—3光耦元件動(dòng)作電壓62—65 V，不能滿足《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn)實(shí)施要求6.5條中“光隔開入動(dòng)作電壓應(yīng)控制在額定直流電源電壓的55 %—70 %范圍以內(nèi)”的要求。

發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘1號(hào)線圈回路KA2跳閘繼電器的動(dòng)作電壓為128 V，動(dòng)作功率為2.265 W。按照《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn)實(shí)施要求6.7條中“所有涉及直接跳閘的重要回路應(yīng)采用動(dòng)作電壓在額定直流電源電壓的55 %—70 %范圍以內(nèi)的中間繼電器，并要求其動(dòng)作功率不低于5W”的規(guī)定，繼電器動(dòng)作電壓能滿足要求，但是繼電器動(dòng)作功率不滿足要求。

圖1 滅磁開關(guān)跳閘裝置CID-3控制回路示意

4 跳閘原因分析

經(jīng)過以上排查，進(jìn)一步確認(rèn)此次滅磁開關(guān)跳閘事件非保護(hù)裝置或監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出滅磁開關(guān)跳閘命令而跳閘，而是由發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘裝置CID—3誤動(dòng)作造成的。

(1) 由上述檢查可以確定，發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)沒有接到分閘命令而跳閘，即分閘繼電器KA2，KA3沒有動(dòng)作。

(2) 由于水電站正常停機(jī)采用逆變滅磁，不跳開滅磁開關(guān)，事故中2號(hào)機(jī)組在停機(jī)備用狀態(tài)滅磁開關(guān)也發(fā)生了跳閘。

(3) 發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘裝置CID—3光耦元件動(dòng)作電壓不滿足相關(guān)反措要求，抗干擾能力低。

(4) 事故后運(yùn)行人員在準(zhǔn)備開2號(hào)機(jī)組時(shí)，合不上滅磁開關(guān)。后來，先跳開關(guān)操作再合開關(guān)操作，滅磁開關(guān)才合閘正常，其原理如圖2所示。

由圖2可知，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)具有2個(gè)跳閘線圈。跳1線圈啟動(dòng)過程為：分命令1啟動(dòng)KA2繼電器，繼而啟動(dòng)跳1線圈；跳1線圈動(dòng)作后無需手動(dòng)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位，即具備下次合閘條件。跳2線圈啟動(dòng)過程為：分命令2啟動(dòng)KA3繼電器，KA3繼而啟動(dòng)CID-3控制回路，CID-3控制回路隨后啟動(dòng)跳2線圈，動(dòng)作同時(shí)KA3也會(huì)接通跳1回路使其動(dòng)作，并具備下次合閘條件。

圖2 滅磁開關(guān)跳閘回路示意

從本次事故的現(xiàn)象看，2號(hào)機(jī)滅磁開關(guān)跳閘后，需要再次執(zhí)行跳閘命令才能合閘，只有滅磁開關(guān)第2組跳閘裝置CID-3誤觸發(fā)可控硅動(dòng)作跳2線圈才會(huì)現(xiàn)此種情況，所以斷定機(jī)組滅磁開關(guān)誤跳閘事件是跳2線圈動(dòng)作，跳1線圈未動(dòng)作。造成滅磁開關(guān)跳2線圈動(dòng)作、跳1線圈不動(dòng)作有2種可能：

(1) 跳2線圈動(dòng)作時(shí)，跳1線圈直流電源回路恰好失電，但事故發(fā)生期間未出現(xiàn)掉電告警信息，運(yùn)行人員現(xiàn)地檢查電源正常，故予以排除；

(2) 跳2線圈回路KA3繼電器未動(dòng)作，所以未能同時(shí)啟動(dòng)跳1線圈，這種情況只能為CID-3裝置誤動(dòng)，使KA3無法動(dòng)作，這正與上述理由和現(xiàn)象吻合。

綜上所述，可以得出此次發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘是由于發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)第2組跳閘裝置CID-3受到干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作造成的。

5 解決措施

(1) 根據(jù)設(shè)備廠家提供的資料，UR36M—64S滅磁開關(guān)第2組跳閘裝置CID-3動(dòng)作電壓設(shè)計(jì)值為66—264 V，實(shí)際測(cè)量值為62—65 V，光耦元件開入動(dòng)作電壓不滿足反措要求。為提高滅磁開關(guān)跳閘裝置CID-3動(dòng)作電壓，在KA3接點(diǎn)與光隔之間串接電阻(阻值56 kΩ、功率3 W)。串接電阻后測(cè)量CID-3動(dòng)作電壓：1—3號(hào)機(jī)分別為130 V，130 V和135 V，動(dòng)作電壓大于122 V，滿足反措要求(即220 V×55 %=122 V)。

(2) 與滅磁開關(guān)跳閘裝置CID-3連接的導(dǎo)線改為雙絞線并將屏蔽層接地，提高裝置抗干擾能力。

(3) 將1—3號(hào)機(jī)組滅磁開關(guān)跳閘繼電器KA2，KA3的輔助接點(diǎn)引入監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，便于事故分析。

6 結(jié)束語

此次事故暴露了電廠對(duì)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備不夠了解，且隨機(jī)提供的資料不全，缺少滅磁開關(guān)本體的相關(guān)資料的情況。跳閘回路光耦元件觸發(fā)電壓低，易受干擾，出現(xiàn)誤動(dòng)，不滿足反措要求。在今后設(shè)備選型、設(shè)計(jì)時(shí)，需格外關(guān)注引進(jìn)的滅磁開關(guān)跳閘回路，對(duì)存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的需采取措施，防止此類問題重復(fù)出現(xiàn)。該電站勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)跳閘回路采取措施后運(yùn)行穩(wěn)定，說明解決措施是可行的。

1 樊 強(qiáng)，李向杰，沙忠林，等．一起600 MW機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)滅磁開關(guān)故障分析[J]．電力安全技術(shù)，2012，14(3)：41-43.

2 白小平，呂慶慶．直流接地導(dǎo)致發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)跳閘停機(jī)事故的分析[J]．電力安全技術(shù)，2012，14(9)：42-44.

3 國(guó)家電網(wǎng)公司．國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007.

2016-12-23；

2017-03-23。

梁國(guó)玲(1966—)，男，高級(jí)工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備管理工作，email：2218402667@qq.com。

董曉寧(1970—)，男，工程師，主要從事安全生產(chǎn)管理工作。

祁廣福(1978—)，男，助理工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備管理工作。