300MW發(fā)電機組熱工模件故障原因分析及處理措施

葉義新

（華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310）

1 設(shè)備概述

華能國際電力股份有限公司上安電廠二期工程建設(shè)2臺300MW凝汽式燃煤發(fā)電機組。鍋爐、汽機、發(fā)電機及輔助系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視與控制采用SYMPHONY分散控制系統(tǒng)。

2 發(fā)電機組熱工模件故障原因分析

2010年7月31日凌晨2時，3號機組負荷180 MW，A、B汽動給水泵、A、B送引風(fēng)機跳閘，鍋爐MFT動作。

3號機組10號PCU柜為重要的閉環(huán)控制柜，包含小汽輪機控制部分、風(fēng)煙系統(tǒng)控制部分等，該控制柜模件故障，現(xiàn)場設(shè)備失去控制，導(dǎo)致2臺汽動給水泵跳閘，風(fēng)煙系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)或送引風(fēng)機跳閘。模件故障時在線測量母線排電壓，電源故障復(fù)位“PFI”信號異常，模件正常后，該信號電壓值也恢復(fù)正常?！癙FI”是電源故障中斷的英文縮寫，“PFI”信號是ABB公司DCS系統(tǒng)為保護模件設(shè)計的一種安全措施，在模件供電電源故障時首先停止模件工作，以保證模件不致于因電源電壓的不正常而損壞，出現(xiàn)PFI信號跳變時所有模件均轉(zhuǎn)至非工作狀態(tài)?！癙FI”信號（電壓）異常會導(dǎo)致該PCU柜內(nèi)所有主模件故障。

2.1 現(xiàn)場檢查情況

該廠使用的ABB公司的DCS系統(tǒng)由若干個PCU柜組成，每個PCU柜又分為模件柜與端子柜。模件柜是安裝所有控制主模件與子模件的控制柜，它的供電由三型電源系統(tǒng)提供，如圖1所示。雙路冗余的交流110V電源接入電源轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為＋5V、＋15V、－15V、24V和125V直流電源，通過直流母線排分配到各個模件安裝機架（MMU）。

圖1 ABB三型電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該直流母線排，由中間夾有1 000V等級的絕緣層的8片導(dǎo)電極板壓制而成。這8片導(dǎo)電極板分別是＋5V、＋15V、－15V、24V、MCOM、I/O COM、“STATUS”信號和“PFI”信號，如圖2所示。母線排上有8個安裝螺絲孔，通過4個鐵質(zhì)自攻螺絲安裝在機柜內(nèi)部，如圖3所示。

圖2 實際母線排的上半部分

圖3 放大后的母線排安裝孔

將拆下的10號PCU柜內(nèi)直流母線排，進一步檢查發(fā)現(xiàn)，母線排固定螺絲孔內(nèi)沒有用絕緣樹脂進行封閉，廠家在使用鐵質(zhì)自攻螺絲固定時如發(fā)生偏移，就可能造成螺絲孔處極板間絕緣性能降低，導(dǎo)致“PFI”信號發(fā)生跳變引起模件故障。所有PCU柜內(nèi)的直流母線排均是由廠家成套提供，測試3號機組所有PCU柜電源母線，除10號PCU、15號PCU“PFI”信號母線層絕緣不好，其它均正常，分析認為10號PCU“PFI”信號母線層絕緣不好，與出廠時質(zhì)量有關(guān)。

2.2 機組跳閘保護動作

經(jīng)檢查，熱工10號PCU柜4對控制主模件BRC300狀態(tài)異常，不時出現(xiàn)無規(guī)律的離線或故障狀態(tài)，檢查母線排上各個等級電壓均在正常范圍內(nèi)。將該PCU柜停電，檢查電源、機架、模件未發(fā)現(xiàn)異常，重新上電后，電源模件狀態(tài)正常。進一步檢查10號PCU柜“PFI”信號，將母線排上該信號跨接連線全部拆除，使得母線排“PFI”信號對地浮空，測量其電壓值為－12.6V。測量其他正常PCU柜，電壓值為±0.03V以內(nèi)。拆下10號PCU柜母線排，測量“PFI”信號與－15V端阻值為2MΩ以內(nèi)（正常為無窮大）且不穩(wěn)定，分析認為模件故障是母線排“PFI”信號母線層絕緣不好造成的。“PFI”信號（電壓）異常會導(dǎo)致該PCU柜內(nèi)所有主模件故障。更換10號PCU柜內(nèi)直流母線排，并測試3號機組所有PCU柜電源母線排各信號電壓，均在正常范圍內(nèi)。

2.3 環(huán)境因素

當(dāng)時，該地區(qū)出現(xiàn)了多年不遇的連續(xù)多天的“桑拿”天氣，環(huán)境悶熱、潮濕，3號機組PCU間濕度在78%左右，懷疑模件故障是濕度偏大引起，采取了通風(fēng)、降濕度的辦法，但效果不明顯。該廠二期PCU間內(nèi)集中空調(diào)制冷系統(tǒng)除濕能力差，濕度偏大導(dǎo)致原本絕緣性能就不高的10號PCU“PFI”信號母線層絕緣降低。

2.4 人為因素

運行、檢修人員雖然都對PCU間定期進行巡視，但巡視時只關(guān)注溫度卻忽視了濕度，對濕度大的危害認識不足，沒有及時高度關(guān)注，錯失了采取補救措施的時機。

3 處理及防范措施

a.更換10號、15號PCU柜內(nèi)直流母線排，并測試3號機組所有PCU柜電源母線排各信號電壓，均在正常范圍內(nèi)。

b.與廠家進一步協(xié)商解決直流母線排固定螺絲孔的絕緣問題。

c.將二期所有PCU柜內(nèi)增加除濕劑，并在PCU間內(nèi)增加空調(diào)柜機，加強除濕能力。

d.舉一反三，檢查其它機組DCS系統(tǒng)PCU類似問題，確保不再發(fā)生共性問題。

e.嚴格執(zhí)行定期巡回檢查制度和缺陷管理制度，提高巡視質(zhì)量，做好設(shè)備維護消缺工作。

4 結(jié)束語

熱工模件在電廠發(fā)電過程中起到監(jiān)視與控制作用，熱工模件發(fā)生故障對發(fā)電廠會引起嚴重后果。此次故障主要是熱工直流母線排固定螺絲孔絕緣不好引起模件故障，繼而引起機組跳閘。經(jīng)過分析，如果在發(fā)電機組正常運行期間，嚴格控制熱工模件所處的環(huán)境溫度、濕度以及運行、檢修人員認真執(zhí)行相關(guān)管理制度，可以避免發(fā)電機組的緊急跳閘，進而減小對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響。