一起電廠輔機跳閘故障的分析

杜寧寧，楊玉柱，王厚軍

（1.華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟南 250014；2.華電安徽蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

一起電廠輔機跳閘故障的分析

杜寧寧1，楊玉柱2，王厚軍2

（1.華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟南 250014；2.華電安徽蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241000）

發(fā)電廠廠用電源的供電安全可靠性對電廠安全生產(chǎn)具有極其重要的作用。針對一起電廠輔機跳閘的故障進行分析，闡述故障過程，發(fā)現(xiàn)原因為變電站母線TA故障，提出相應(yīng)處理措施，為提高廠用電源的安全可靠性提供借鑒。

廠用電系統(tǒng)；電壓降低；故障分析

0 引言

發(fā)電廠廠用電源的供電可靠性對電廠的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，因廠用電源故障造成的發(fā)電廠機組停運較多［1-5］。發(fā)電廠機組檢修時，其廠用電系統(tǒng)由啟動／備用變壓器供電。啟動／備用變壓器電源接自電網(wǎng)變電站。若變電站發(fā)生嚴重接地故障，電壓故障經(jīng)啟動／備用變壓器、廠用干式變壓器傳遞后，可導(dǎo)致廠用400 V系統(tǒng)電壓降低，嚴重時可導(dǎo)致廠用控制系統(tǒng)異常、設(shè)備失電，機組跳閘。

圖1 一次系統(tǒng)接線示意

1 故障經(jīng)過

某電廠2臺660 MW機組，機組為發(fā)電機—變壓器組型式，經(jīng)主變壓器升壓接入500 kV配電裝置，500 kV母線有兩段，出線兩條，電氣主接線采用3／2接線，高壓廠用電為6 kV，每臺機組各設(shè)工作母線兩段。低壓廠用電為400 V，采用PC-MCC供電方式一次系統(tǒng)接線見圖1。

2016年5月12日2號機組檢修，2號機主變壓器高壓側(cè)隔離開關(guān)處于拉開狀態(tài)，2號機組廠用電由01號啟動／備用變壓器供電，1號機組正常運行。13∶50∶00，1號發(fā)電機出口電壓波動較大，1號發(fā)電機無功從60 Mvar短時自動加至78 Mvar，又降至 62 Mvar；2號機組6 kV母線電壓同時波動；1號、2機組故障錄波器啟動，1號主變壓器電壓、2號高廠變電壓越限值；2號主變壓器冷卻器全停光字牌報警，隨即復(fù)歸；2號機UPS旁路電源故障報警，隨即復(fù)歸；2號機B排煙風(fēng)機、2號機密封油A排煙風(fēng)機、密封油再循環(huán)泵跳閘；2號爐撈渣機動力電源跳閘，儀用壓縮空氣系統(tǒng)B、C空壓機同時跳閘。電廠檢查設(shè)備均無故障，調(diào)度告知500 kV變電站母線電流互感器故障。

2 故障分析

線路故障波形如圖2所示，2號機故障波形如圖3所示。由圖2可知，系統(tǒng)發(fā)生較嚴重接地故障，500 kV系統(tǒng)A相二次電壓最低低至11.4 V（額定57.7 V）。由圖3可知，2號機組6 kV廠用母線A／B／C三相一次電壓低至1.3／3.2／3.2 kV，三相電壓相位差約為 120°，故障時間為 50 ms。

圖2 500 kV線路故障錄波

圖3 2號機組故障錄波

因400 V母線電壓未引入故障錄波器，且因故障時間過短DCS未記錄到相關(guān)數(shù)據(jù)，400 V故障電壓值需進行相關(guān)向量傳遞計算。6 kV廠用變壓器為干式變壓器，接線組別DYn11，變比6.3／0.4，對稱分量法［1］計算，單位為 kV。

其中 α=ej120°

設(shè)定：UA=1.3∠0°，UB=3.2∠-120°，UC=3.2∠120°

求得：UA1=2.56∠0°，UA2=0.63∠180°，UA0=0.63∠180°

根據(jù)故障量沿變壓器傳遞相量關(guān)系如圖4所示。

圖4 電壓序量相量圖

根據(jù)相量圖關(guān)系可得：

根據(jù)三角函數(shù)及余弦定理求出Uac=207 V。故障時，400 V系統(tǒng)AC相線電壓降為額定電壓的52%。故障跳閘的所有輔機電源均取自2號機組400V汽機、鍋爐MCC段，由配置綜合保護裝置SPAC201M的抽屜式開關(guān)供電。電源接觸器的線圈電壓為380 V，通過繼電保護測試儀實際校核返回電壓為額定電壓的65%左右。控制電源模塊SPT-8（220 V）的電壓取自AC相線電壓，根據(jù)廠家技術(shù)說明書允許波動范圍為185～265 V。

當400 V母線AC相線電壓低至207 V，經(jīng)過380／220隔離變壓器后，電源模塊的輸入電壓為207／（380／220）=120 V， 遠低于最低允許電壓值，通過使用保護測試儀進行實際校驗，當電壓模塊輸入電壓為由220 V逐步降低至190 V時，SPAC201M綜合保護裝置的合閘接點由閉合變?yōu)閿嚅_，電源接觸器線圈失電返回。

綜合上述分析，500 kV系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障后，引起啟備變所帶6 kV母線A相電壓同步降低，故障量經(jīng)廠用干式變壓器進行傳遞后導(dǎo)致400 V母線系統(tǒng)A、B、C相線電壓降低，最終導(dǎo)致電源接觸器線圈電壓低于釋放電壓及400 V配電開關(guān)保護裝置電源模塊電壓不滿足合閘保持要求，電源接觸器返回，負載失電。因2號機組事故保安MCC段400 V配電裝置的控制電源為直流電源，此次系統(tǒng)接地故障時未導(dǎo)致該段運行設(shè)備失電跳閘。

系統(tǒng)接地故障時，運行的1號機組機端電壓降低，在勵磁調(diào)節(jié)器的快速響應(yīng)下，快速增勵磁維持了機端電壓及廠用系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，電壓降低幅值小、時間短，對廠用系統(tǒng)相關(guān)保護及控制回路影響小，未導(dǎo)致1號機組廠用設(shè)備跳閘。

3 防范措施

當機組停運，使用起備變帶廠用負荷，若此時系統(tǒng)發(fā)生嚴重接地故障，電壓故障量經(jīng)起備變、廠用干式變壓器傳遞后可導(dǎo)致廠用400 V系統(tǒng)電壓降低，對控制系統(tǒng)電源模塊、交流合閘保持回路等產(chǎn)生較大影響，嚴重時可導(dǎo)致控制系統(tǒng)異常、開關(guān)設(shè)備失電，機組跳閘。為此，提出3項防范措施。

1）重要系統(tǒng)或設(shè)備控制電源盡量采用UPS或直流供電，消除交流電壓短時降低、波動造成的影響。

2）結(jié)合反措要求對于廠用重要輔機電源應(yīng)采用低電壓延時釋放措施，以躲過電壓瞬時降低影響。

3）采用具有延時合閘保持功能的綜合保護裝置。在綜合保護裝置電源短時失電情況下，其合閘出口接點仍處于保持閉合狀態(tài)，防止失電時合閘接點斷開，電源接觸器返回，導(dǎo)致電源失電。同時具有該功能的綜合保護裝置在交流電壓低至電源接觸器釋放電壓及恢復(fù)后，電源接觸器能在釋放后自動吸合恢復(fù)供電。

4 結(jié)語

分析了一起因變電站母線電流互感器故障造成發(fā)電廠廠用設(shè)備跳閘的典型案例，從控制電源選取、保護配置等方面提出了保證廠用電系統(tǒng)可靠運行的防范措施，減少因廠用設(shè)備跳閘造成的機組停運事故。

［1］劉萬順，黃少鋒，徐玉琴.電力系統(tǒng)故障分析［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［2］孫濤.600 MW機組廠用電源故障造成跳機的原因分析與處理［J］.安徽電力科技信息，2010（2）：13-15.

［3］杜小軍.發(fā)電廠保安電源系統(tǒng)缺陷分析和改進［J］.中國電業(yè)（技術(shù)版），2011（8）：45-48.

［4］申婷婷.發(fā)電廠6 kV母線常見故障及處理［J］.中國科技信息，2013（23）：189-190.

［5］張新偉，晁勤，常喜強，等.大型發(fā)電廠廠用電切換的再思考［J］.四川電力技術(shù)，2010，33（5）：60-64.

Analysis on Trip Failure of Power Plant Auxiliary

DU Ningning1，YANG Yuzhu2，WANG Houjun2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.Huadian Anhui Wuhu Power Generation Company，Wuhu 241000，China）

The reliability of auxiliary power supply of the power plant is extremely important to the safety of the power plant operation.A tripping fault case of the auxiliary power equipment of the power plant is briefly introduced and analyzed in this paper.The cause of the fault was found to be related to a faulty substation bus-bar current transformer.Certain prevention measures are put forward in order to improve the safety and reliability of the auxiliary power supply which is of great reference value for the future operation.

the auxiliary power system；reduce voltage；failure analysis

TM621.7

B

1007－9904（2017）11－0055－03

2017-06-24

杜寧寧（1973），女，高級工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；楊玉柱（1984），男，技師，從事發(fā)電廠電氣設(shè)備檢修維護工作；王厚軍（1973），男，工程師，從事發(fā)電廠電氣設(shè)備管理工作。