一起因交流電源系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云南省大理?671611)

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一起因交流電源系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組跳閘事故分析及處理

陳 新，郭路平，李 超

(云南華電魯?shù)乩娪邢薰?，云南省大理?671611)

交流電源系統(tǒng)屬于水電廠的公用系統(tǒng)設(shè)備，機(jī)組各自動(dòng)化元件、繼電保護(hù)裝置、事故照明用電等均取自交流電源系統(tǒng)，其可靠與否對(duì)發(fā)電廠和變電所的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是安全運(yùn)行的保證。文章介紹了某水電廠交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，并分析了一起因交流電源系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組跳閘的事故及其處理方法。

交流控制電源;自動(dòng)化;蓄電池；機(jī)組跳閘；事故分析

0 前 言

某水電廠電壓等級(jí)為500 kV，總裝機(jī)容量2 160 MW，裝設(shè)6臺(tái)單機(jī)容量360 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，首臺(tái)機(jī)組于2013年7月20日正式投入商業(yè)運(yùn)行。電廠設(shè)計(jì)有3套不間斷交流電源系統(tǒng)(UPS)，以供給全廠設(shè)備的控制、操作、保護(hù)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(tǒng)[1](其中含1臺(tái)套輸出為AC220 V的逆變電源裝置為交流系統(tǒng)用電、1臺(tái)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(shè)備等組成。

1 交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

該廠交流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)為供全廠設(shè)備操作、控制電源及事故照明電源。1套交流電源系統(tǒng)有2路交流、2路直流共4個(gè)電源點(diǎn)[2]，分別取自400 V 廠用電負(fù)荷開關(guān)及廠內(nèi)直流系統(tǒng)，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(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行供電。

不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的工作原理[4]見圖1。

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

圖1 交流電源系統(tǒng)圖

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

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

2 交流電源系統(tǒng)故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)實(shí)例及原因分析

2013年7月20日，該電廠1號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，次日09：00，該電廠1號(hào)機(jī)組在正常運(yùn)行中事故解列，甩負(fù)荷300 MW。經(jīng)檢查事故原因?yàn)槿珡S交流電源系統(tǒng)失電，導(dǎo)致1號(hào)機(jī)組主軸密封水流量計(jì)[9]交流電源消失，機(jī)組LCU判定機(jī)組運(yùn)行中主軸密封水中斷并延時(shí)10 s啟動(dòng)事故停機(jī)流程[10]。導(dǎo)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(tái)機(jī)組投產(chǎn)時(shí)，廠房1號(hào)交流電源系統(tǒng)已投入正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)配置的4個(gè)電源點(diǎn)已接入交流電源系統(tǒng)。但因?yàn)槭┕ぴ?，維修旁路開關(guān)UQF2電源暫未與交流旁路輸入電源UQF6后端端子并接，導(dǎo)致實(shí)際上交流UPS控制電源維修旁路交流未接入；其次，在機(jī)組投產(chǎn)前，由于直流系統(tǒng)報(bào)“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(guān)以檢查故障，在此狀態(tài)下廠房1號(hào)交流電源系統(tǒng)無(wú)直流輸入電源；再次，交流輸入電源及交流旁路電源已按設(shè)計(jì)要求接入交流電源系統(tǒng)，開關(guān)UQF1、開關(guān)UQF6處于合閘位置，但旁路開關(guān)UQF4因施工原因仍在分閘位置(見圖1)。即在當(dāng)前運(yùn)行方式下廠房1號(hào)交流電源系統(tǒng)的UPS電源只有交流輸入電源開關(guān)UQF1單獨(dú)供電，屬于特殊供電運(yùn)行方式，而1號(hào)機(jī)組的交流電源取自廠房1號(hào)交流電源系統(tǒng)的不間斷電源(UPS)母線。

7月21日，交流電源系統(tǒng)廠家及施工單位人員為試驗(yàn)廠房1號(hào)交流電源系統(tǒng)的靜態(tài)切換開關(guān)能否正常切換，在未核實(shí)當(dāng)前廠房1號(hào)交流控制電源系統(tǒng)運(yùn)行方式及未經(jīng)運(yùn)行值班人員許可的情況下，擅自斷開交流輸入電源開關(guān)UQF1，導(dǎo)致不間斷電源(UPS)系統(tǒng)失電，1號(hào)機(jī)組主軸密封水流量計(jì)交流電源消失，機(jī)組LCU判定機(jī)組運(yùn)行中主軸密封水中斷并延時(shí)10 s啟動(dòng)事故停機(jī)流程，1號(hào)機(jī)組事故解列并甩負(fù)荷300 MW。

3 針對(duì)本起事故的整改措施

經(jīng)對(duì)該電廠事故原因及交流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式進(jìn)行分析后，提出整改措施如下：

(1) 對(duì)各設(shè)備安裝單位、廠家及其他施工人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員及廠家人員的管理，提高其安全意識(shí)，工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度。

(2) 規(guī)范生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)入制度，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行全封閉隔離管理，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入運(yùn)行區(qū)域。對(duì)持工作票進(jìn)入運(yùn)行區(qū)域工作的人員詳細(xì)交代安全措施和注意事項(xiàng)，廠外人員進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)行區(qū)域必須在電廠人員的監(jiān)護(hù)下才能開展工作，有效防止類似事件的再次發(fā)生。

(3) 嚴(yán)格排查電站各系統(tǒng)設(shè)備存在的問題和缺陷,要求廠家按設(shè)計(jì)圖紙及要求完善交流電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2路交流進(jìn)線冗余供電[12]方式，消除直流接地報(bào)警缺陷，確保直流電源輸入供電正常，可靠保障機(jī)組交流電源系統(tǒng)正常運(yùn)行。

(4) 優(yōu)化機(jī)組事故停機(jī)邏輯[13]，綜合考慮電廠實(shí)際運(yùn)行管理要求和設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，解決水電站存在的因1個(gè)自動(dòng)化元件失電就導(dǎo)致機(jī)組非正常停機(jī)[14]問題。修改主軸密封水中斷延時(shí)10 s啟動(dòng)機(jī)組事故停機(jī)流程的邏輯為報(bào)警后由運(yùn)行人員進(jìn)行相關(guān)應(yīng)急處理操作。更換主軸密封水流量計(jì)為失電自保持接點(diǎn)[15]，提高報(bào)警信號(hào)可靠性，增加主軸密封水流量模擬量信號(hào)用于監(jiān)視及報(bào)警，為運(yùn)行人員提供報(bào)警信號(hào)，由現(xiàn)場(chǎng)值班人員判斷設(shè)備實(shí)際情況以決定機(jī)組是否停機(jī)，以便提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性和安全性。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于裝機(jī)容量為2 160 MW的大型水電廠，其在電網(wǎng)的重要程度不言而喻，在設(shè)備自動(dòng)化水平越來越高的今天，對(duì)設(shè)備可靠性的要求也越加嚴(yán)格。只有不斷完善、改進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備管理和作業(yè)人員專業(yè)技能、安全教育培訓(xùn)，最大限度提高電廠運(yùn)行的可靠性，保證電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).電力用直流和交流一體化不間斷電源設(shè)備：DL/T 1074-2007[S].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

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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(yùn)行管理工作.

TV734.2

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.016