直流接地導(dǎo)致發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘停機(jī)事故的分析

白小平，呂慶慶

(大唐景泰發(fā)電廠，甘肅 白銀 730408)

某電廠一期安裝2臺(tái)660 MW火電空冷機(jī)組，于2009年先后投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組使用ABB公司生產(chǎn)的UNITROL 5000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。

2011-06-27，2號(hào)機(jī)組空冷島沖洗，有部分沖洗水淋濕了2號(hào)廠高變本體，導(dǎo)致直流110 V正極接地。在直流正極接地點(diǎn)查找過(guò)程中，該電廠熱控人員在處理廠高變油面溫度表缺陷時(shí)，因操作失誤造成直流系統(tǒng)負(fù)極接地，引起發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)跳閘停機(jī)事故。

1 事故原因分析

(1)從勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的報(bào)告及動(dòng)作情況分析，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器收到發(fā)變組保護(hù)去跳滅磁開(kāi)關(guān)的指令，使滅磁開(kāi)關(guān)跳閘。

(2)從發(fā)變組保護(hù)的報(bào)告及動(dòng)作情況分析，發(fā)變組保護(hù)首先監(jiān)測(cè)到失去勵(lì)磁，進(jìn)而發(fā)出指令去跳滅磁開(kāi)關(guān)來(lái)全停(指發(fā)變組保護(hù)同時(shí)去跳汽輪機(jī)、滅磁開(kāi)關(guān)、發(fā)變組主開(kāi)關(guān)和廠用開(kāi)關(guān))。

(3)發(fā)電機(jī)“勵(lì)磁緊急停機(jī)”事故按鈕可以緊急跳滅磁開(kāi)關(guān)，安裝在運(yùn)行集控操作臺(tái)前，且按鈕外殼加裝防護(hù)罩。經(jīng)核實(shí)，該按鈕無(wú)人按動(dòng)，且狀態(tài)良好。

(4)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外供直流電源短路瞬間失電、又馬上恢復(fù)直流電源時(shí)，可能造成滅磁開(kāi)關(guān)跳閘。但在機(jī)端勵(lì)磁變正常運(yùn)行的情況下，即使失去2路蓄電池的外供直流電源，或者失去2路蓄電池的直流電源后再送電，均不會(huì)造成滅磁開(kāi)關(guān)跳閘。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的直流電源取自勵(lì)磁變低壓側(cè)，然后經(jīng)交/直流轉(zhuǎn)換后進(jìn)行供電，而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器外供直流電源僅作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的備用控制電源。現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)也證明了以上分析的正確性。

(5)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中間繼電器KJ動(dòng)作是引起跳機(jī)的“元兇”。勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置雖然收到跳滅磁開(kāi)關(guān)的指令，但發(fā)變組和“勵(lì)磁緊急停機(jī)”按鈕均未動(dòng)作去跳滅磁開(kāi)關(guān)，與勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的報(bào)告及動(dòng)作情況相矛盾。

從以上分析可知，沒(méi)有外部信號(hào)跳滅磁開(kāi)關(guān)，初步判斷是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中間繼電器KJ發(fā)生誤動(dòng)，使滅磁開(kāi)關(guān)跳閘線圈TQ動(dòng)作跳閘，并且發(fā)出“勵(lì)磁裝置收到外部來(lái)跳勵(lì)磁指令”信號(hào)。

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制回路原理如圖1所示。

圖1 事故時(shí)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制回路原理示意

從發(fā)變組保護(hù)出口繼電器ZJ的接點(diǎn)到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中間繼電器KJ線圈由1根長(zhǎng)電纜(約150 m)相連，該電纜對(duì)地分布電容較大。同時(shí)，KJ動(dòng)作功率較小(實(shí)際測(cè)量值僅為0.22 W)，抗干擾能力差，當(dāng)有嚴(yán)重的直流接地或交流電竄入直流電時(shí)，繼電器KJ就會(huì)誤動(dòng)作，并導(dǎo)致滅磁開(kāi)關(guān)跳閘進(jìn)而引起跳機(jī)事故。

圖1中，當(dāng)K(1)點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)，+KM的電壓被接地點(diǎn)拉到0，-KM的電壓降為-220 V，電纜對(duì)地電容上的電壓亦變?yōu)?220 V。當(dāng)再發(fā)生K(2)點(diǎn)接地時(shí)，-KM的電壓將接地點(diǎn)拉到0(此時(shí)正、負(fù)極短路)，電纜對(duì)地電容上的電壓需要從-220 V變?yōu)?。但由于電容電壓不能突變，電容儲(chǔ)存的能量只能通過(guò)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的中間繼電器KJ消耗掉，這樣就使KJ發(fā)生了誤動(dòng)作。

2 改進(jìn)措施

為了避免較小功率的中間繼電器KJ再次發(fā)生誤動(dòng)，在KJ處加裝1個(gè)大功率繼電器DKJ(功率大于5 W)，以增大抗干擾能力。由原啟動(dòng)KJ的發(fā)變組保護(hù)出口繼電器ZJ的接點(diǎn)啟動(dòng)DKJ，然后再由DKJ去啟動(dòng)跳滅磁開(kāi)關(guān)的中間繼電器KJ。改進(jìn)后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制回路原理如圖2所示。

圖2 進(jìn)后的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制回路原理示意

這樣改進(jìn)后，不僅保留了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的跳閘和報(bào)警功能，同時(shí)消除了直流接地誤跳滅磁開(kāi)關(guān)的隱患。電廠實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也表明這是一個(gè)有效的方法。

3 事故反思

3.1 認(rèn)真執(zhí)行反事故措施

《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（2011年12月修訂版）》第15.7.8條規(guī)定：“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5 W?！钡?5.7.16條規(guī)定：“對(duì)經(jīng)長(zhǎng)電纜跳閘的回路，應(yīng)采取防止長(zhǎng)電纜分布電容受影響和防止出口繼電器誤動(dòng)的措施。”

直流系統(tǒng)接地是電力系統(tǒng)較為普遍、頻繁的故障，通常由電纜絕緣老化、維護(hù)人員檢修時(shí)的失誤、雨水淋濕等造成。直流系統(tǒng)接地導(dǎo)致發(fā)電機(jī)頻繁跳機(jī)，會(huì)給發(fā)電機(jī)組造成嚴(yán)重的損失。只有認(rèn)真學(xué)習(xí)、熟悉并嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)反事故措施，才能防患于未然，確保機(jī)組能安全運(yùn)行。

3.2 熟悉設(shè)備，掌握原理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患

目前，不少發(fā)電廠使用UNITROL 5000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。該裝置雖然調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，但也存在缺陷。因此，應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，使維護(hù)人員正確掌握UNITROL 5000型勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的工作原理，熟練地進(jìn)行調(diào)試或根據(jù)運(yùn)行需要修改參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置存在的隱患缺陷并予以消除，切實(shí)保障發(fā)電機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 執(zhí)行直流系統(tǒng)接地異常運(yùn)行時(shí)的安全規(guī)定

直流系統(tǒng)正極接地后，安全規(guī)定要求不得在二次回路上進(jìn)行工作，以免引起新的接地，導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。而該電廠人員在直流正極接地后，違規(guī)處理廠高變油面溫度表缺陷，造成直流系統(tǒng)負(fù)極接地，最終釀成跳機(jī)事故。

3.4 制定并執(zhí)行防止直流接地的安全措施

引起直流接地的原因中存在人為的因素，為此必須制定設(shè)備檢修(消缺)工作中防止直流接地的安全措施，并認(rèn)真執(zhí)行。

1 王君亮.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)原理與運(yùn)行維護(hù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2010.

2 竺士章.發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.