大型調相機潤滑油系統跳機潛在原因及預防措施

趙永強 宮珺琦

（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150000）

為了保障大型調相機的持續運行，需要潤滑油系統提供不間斷的油源，在主軸與軸承之間形成足夠的油膜，油膜可以帶走軸承運行過程中產生的熱量，并且可避免大型調相機軸承與主軸直接接觸發生干摩擦引發燒瓦等一系列問題。另外，大型調相機潤滑油系統運行過程中如果出現跳機問題，會給大型調相機正常運行造成很大影響。因此，相關部門要分析潤滑油系統跳機潛在原因，并制定針對性地預防措施，保障大型調相機始終處于正常運行狀態。

1 大型調相機潤滑油系統跳機潛在原因

1.1 調相機潤滑油系統配置

調相機潤滑油系統主要用于潤滑和冷卻主軸，潤滑油泵作為核心設備，為調相機潤滑油系統循環回路提供動力。調相機潤滑油系統主要包括：交流潤滑油泵和直流潤滑油泵，工作過程中交流潤滑油泵始終處于運行狀態，調相機潤滑系統都會設置一臺備用交流潤滑油泵，并設置直流潤滑油泵為潤滑系統的事故油泵。潤滑油系統運行過程中，只有一臺交流潤滑油泵處于工作狀態，一般兩臺交流潤滑油泵處于交替運行狀態，可以定時進行切換，當主油泵出現故障問題時，DCS系統自動啟動備用交流油泵，當兩臺交流油泵均故障時，就地硬聯鎖啟動事故直流油泵。潤滑油系統運行期間，通過母管壓力值大小判斷供油是否正常，當壓力低于備用油泵啟動聯鎖壓力開關設定值時，備用交流泵會自動啟動，當壓力繼續下降低于直流油泵啟動聯鎖壓力開關設定值時，事故直流油泵會自動啟動，當壓力低于跳機保護壓力開關設定值的時候，調相機跳機開始惰走。這個過程中潤滑油母管壓力開關會自動上傳信號，DCS系統、就地硬聯鎖根據信號判斷開啟備用泵邏輯。

1.2 調相機潤滑油系統跳機潛在原因

調相機潤滑油系統供油壓力過低時，供油母管三冗余跳機保護壓力開關發出跳機信號。潤滑油系統設置有2 臺交流潤滑油泵和1 臺事故直流油泵，運行可靠性非常高，但是當交流潤滑油泵自身故障或交流油泵電機電源異常時，就地硬聯鎖切換事故直流備用油泵過程中，直流備用油泵啟動到額定運行工況需要一定時間2s 左右，雖然時間很短但是仍有可能導致供油母管壓力過低，供油出現間斷，壓力開關發出跳機信號。比如換流站交流電源異常失電，交流潤滑油泵停運快速失壓，母管壓力低于直流油泵啟動聯鎖壓力開關設定值時，就地硬聯鎖啟動直流備用油泵，直流油泵還未達到額定工作狀態過程中，可能會觸發DCS非電量保護動作跳機，即調相機潤滑油供油口會出現短暫壓力降低的情況，跳機保護壓力開關發出跳機信號，DCS 系統經“三取二”邏輯判斷后發出調相機熱工主保護緊急停機指令，調相機斷路器跳閘。

2 大型調相機潤滑油系統預防跳機措施

調相機并網運行過程中，交流油泵跳閘之后，潤滑供油口的油壓會出現短暫下降情況，導致調相機出現保護動作，這一時間非常短，而直事故流備用泵啟動后需要一定時間才能發揮自身作用，導致調相機內部壓力無法及時調整，這一情況是跳機問題出現的根本原因，針對這一原因制定預防措施，以下為三種優化方案并對其可行性進行了闡述。

2.1 在DCS程序中設置保護延時、降低跳閘保護動作值

通過在DCS 程序中設置保護延時、降低跳閘保護動作值，雖然，能夠有效地滿足縮短事故直流備用泵啟動時間的要求，但是這一方案會增加調相機轉子和附屬設備的損耗，增加調相機出現安全事故的概率，嚴重的情況下還會縮短調相機的使用壽命，并不可取。

2.2 增加油泵電機之間電氣回路硬聯鎖啟動電流

增加油泵電機之間電氣回路硬連鎖啟動電流，能夠縮短事故直流備用泵的啟動時間，但是此種方式電機啟動電流非常大，對電氣元件要求高，造價成本也相對高一些。

2.3 潤滑油系統增加蓄能器

潤滑油系統增加蓄能器作為輔助動力源，在潤滑油泵切換時保證切換過程的應急供油，蓄能器供油時間大于6S，滿足事故直流備用油泵啟動至額定工況所需時間。相較于前兩種方案而言，這種方案實現較為容易，并且不會對調相機性能造成影響，是目前最佳方案。

3 大型調相機潤滑油系統增加蓄能器優化措施驗證

模擬換流站交流電源異常失電情況，采用手動切斷電源方式，交流油泵電機斷電之后，油泵油壓會快速下降，就地硬聯鎖啟動的事故直流備用油泵油壓逐漸上升，此過程中供油母管壓力可能會低于跳機保護壓力開關設定值，達到跳機標準。若潤滑油系統配置蓄能器，此過程中蓄能器可作為輔助動力源開始工作，為系統提供短暫油源，確保事故直流備用油泵啟動到額定工況過程中，供油壓力始終高于跳機保護規定值不會出現跳機的情況。事故直流備用油泵達到額定工況后，蓄能器停止供油，同時供油母管為蓄能器充油蓄能，再次作為備用。經過試驗，已驗證調相機系統增加蓄能器可保證事故直流油泵啟動過程中不會引發跳機。

4 案例分析

4.1 事故簡介

某交換站開展轉移35 kV 變電所負荷操作時，可以手動拉開320 開關，這個過程中10KV備用變壓器始終處于正常運行狀態，Ⅱ母、Ⅲ母運行、聯絡等操作并不會受到影響。另外，該交換站調相機開展熱工主保護動作期間，要將調相機緊急調停，要求調相機母聯500KV斷路器處于分閘狀態，需要做好機電保護器裝置事件記錄工作，事故發生之前，主調相機處于檢修狀態，備用調相機正常運行，備用調相機的務工功率為13 Mvar，期間交流潤滑油泵正常運行，直流潤滑油泵和被引用交流潤滑油泵處于備用狀態，潤滑油母管的壓力始終保持在0.44 MPa。

4.2 事故原因分析

分析某交換站交流潤滑油泵供電配置時，發現執行轉移35 kV變電所負荷倒閘操作時，工作人員手動拉開了320 斷路器，期間10 kV備用自投功能操作完全正確，交換站自動拉開120 斷路器，132斷路器自動閉合，10 kV母線出現電壓短時間內降低狀況，致使交換站調相機系統和42B干式變出現母線電壓降低情況，調相機交流潤滑油泵的電機出現嚴重失壓情況，致使電機完全停止運行，詳細檢查現場之后，可知，交換站潤滑油系統的各個出口、油門處于閉合狀態，濾油器沒有明顯的漏油點，可以判斷事故出現的原因與交流站用電倒閘有關，倒閘操作使得潤滑油泵出現停運情況，潤滑油系統出現全面失壓問題，DCS出現跳機動作，跳機類型為非電量保護跳機。綜合調查結果，可知交流站調相機出現保護動作原因與潤滑油泵失電有關，備用泵啟動超過規定標準，潤滑油壓達到動作值，致使設備出現跳閘動作。

4.3 改進措施

通過對跳機現象成因的分析可知，調相機并網運行期間，運行泵跳閘后，其潤滑供油口處的壓力會迅速降到跳閘保護范圍內；備用油泵的聯動開啟后，其構建壓力的時間也具有過長的現象。因此，以上兩者之間的銜接具有質量不高的現象，導致跳機現象發生。針對此現象，本文對做出如下改進建議：（1）為了改善潤滑油供油口處的壓力快速下降現象，可以采用增加蓄能設備的措施，借此延長油壓下降時間。（2）在設置DCS呈程序時，應根據實際情況適當時對系統設備進行保護，也可以詞語降低跳閘保護值的方法。（3）采用增加聯鎖設備的方式，使備用泵的啟動時間縮短。改善分析：對于增加蓄能設備的改進措施而言，這對于系統改造加大，會增加成本投入，對此，有關改進人員應結合實際情況具體分析；對于改進DCS系統而言，具有方便性、實用性，但這種方案應綜合分析，避免造成其它運行程序的營銷；增加聯鎖設備具有容易實現的特點，且對系統設備的影響較小，綜合而言，這種改善方式最佳。

5 結論

大型調相機運行過程中，轉子始終保持高速運轉狀態，為了保障調相機工作的穩定性，要不斷完善潤滑油系統，根據設備實際運行情況調整相關參數，保障調相機潤滑油母管供油壓力、流量始終在規定值范圍內，避免調相機發生跳機事件。調相機潤滑油系統增加蓄能器作為輔助動力源，可有效避免油泵切換過程中引發跳機事件，提高調相機運行的安全性。