700 MW机组厂用电切换失败导致机组解列的事故分析及防范措施

尹松

(广东省粵电集团有限公司珠海电厂，广东 珠海 519050)

1 问题的提出

某电厂700 MW机组并网成功后，负荷保持34 MW，锅炉双侧风组运行。在厂用电切换过程时，6 kV 1B1母线失电，导致由1B1段供电的1A定子冷却水泵因失电而停运，系统发出定冷水差压低报警。随后1B定冷水泵联锁启动成功，但仍发出“GSU BREAKER TRIP(86TB/94 TB)”跳闸信号，机组解列，快速甩负荷 FCB(Fast Cut Back)成功［1］，汽轮机保持3000r/min的转速。由于并网期间带负荷较小且机组的FCB成功实现，保证了机组锅炉的正常运行，虽没有造成较大的经济损失，但其中存在的隐患却值得深思，如果不及时消除，势必会影响机组的安全运行。

汽轮发电机由美国西屋公司(Westinghouse)制造，额定功率为746 MW，它直接与汽轮机联轴且全封闭，它是具有阻尼绕组隐极式转子的三相两极交流同步发电机。发电机冷却方式为水氢冷，即定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷(通风形式为气隙取气斜流式)，定子铁芯及其他结构件为氢气表面冷却［2］。定子冷却水系统配备2台离心式定冷水泵，在机组正常运行时，1台运行，1台备用。定子线圈冷却水通过定子线圈空心铜棒和其他载流部件带走这部分电耗产生的热量并控制水的电导率。发电机断水保护不是直接通过流量信号实施，而是取发电机定子线圈冷却水进、出口差压信号［3］来完成，当前、后差压小于152 kPa时保护动作，解列发电机。

2 事故原因分析

在定冷水电导率高信号存在的条件下，由现场来的任意一个定冷水差压低信号存在超过2 s，会由OR321模块发出主变压器开关断开指令，解列发电机。若差压低信号存在超过4 s会通过OR322发出跳闸信号，跳闸汽轮机和发电机，定冷水流量保护逻辑如图1所示。

图2给出了定冷水泵联锁控制的逻辑图，1A，1B 2台水泵互为联锁，当1台水泵故障时，1.5 s后联锁启动备用泵。

造成事故的直接原因为6 kV 1B1母线失电导致1A定冷水泵跳闸。6 kV 1B1段备用电源开关52B为合闸状态时，其辅助接点19～22没有正常翻转，保持接点接通，当工作电源开关(52A开关)投入热备用时，在开关蓄能机构带电期间，正电源经该触点倒送至TRX/LA继电器，导致52B开关跳闸。因6 kV 1B1段失电，1B121MCC上的1A发电机定子冷却水泵跳闸。4 s后定冷水差压低保护动作，启动电气94GSU继电器，跳开#1主变压器出口开关2201，发电机解列。

由6 kV 1B1段供电的定子冷却水电导率表在失电后输出信号异常，发出导电率高报警，也是机组解列信号产生的另一个重要原因。

另外，定冷水泵具备连锁功能，却没能发挥应有的保护作用，值得探讨。这些因素对于热工联锁保护的设计和应用具有重要借鉴意义。

3 防范措施

3.1 逻辑优化

按照逻辑设计，1A，1B定冷水泵互为连锁，跳闸1.5 s后应连锁启动另一台水泵。而汽轮机数字电液控制系统DEH(Digital Electric Hydraulic Control System)在电导率高信号存在的情况下，定冷水差压低信号存在超过2s就会解列发电机，因而从连锁启泵到复位信号的时间差只有0.5 s，略显不足。根据需要，运行人员做了如下准备和试验:

汽轮机DEH GD14(图1)中强制H/L321输出为“1”;强制DEH系统RCV23画面中功能码LD03259和RCV24画面中功能码LD03275，是DO输出保持为“0”。

在工程师站上做DEH GD14(图1)画面中功能码 OR321，OR322，OR323 和 AND321 趋势，做 A，B定子冷却水泵状态指示、定子冷却水差压小于152 kPa，A，B定子冷却水跳闸显示其6点趋势。

3.1.1 高水泵扬程(试验1)

根据泵的性能曲线，适当提高水泵扬程［4］，A，B定冷水泵出口压力分别为640 kPa和630 kPa，B泵跳闸连锁A泵运行，延时为1.5 s，试验结果如图3所示。

图3中#1线为功能模块 OR323，#2线为OR321，#3线为OR322(后面图与此相同)。

在此状态下，OR323，OR322，OR321状态均变为“1”，触发 OPEN GEN CB(94GSU)和 GSU BREAKER TRIP(86T)动作。不能满足连锁要求。

3.1.2 取消延时，B泵自启(试验2)

保持当前压力，当A泵跳闸连锁B泵运行延时为0 s时，试验结果如图4所示。

此时OR321，OR322状态无改变，不触发OPEN GEN CB(94GSU)和 GSU BREAKER TRIP(86T)动作，满足要求。

3.1.3 取消延时，A泵自启(试验3)

当B泵跳闸连锁A泵运行延时为0 s时，试验结果如图5所示。

图5 B泵跳闸连锁A泵运行且延时0 s(截屏图)

此时OR321，OR322状态无改变，不触发OPEN GEN CB(94GSU)和 GSU BREAKER TRIP(86T)动作，满足要求。

由以上试验可知，当发电机定子冷却水泵相互切换时间由1.5 s改为0 s时，任一运行中的定子冷却水泵跳闸后，相应备用泵自启后能保持定子冷却水系统正常，发电机保护未发生动作。为确保发电机稳定运行，将定子冷却水泵跳闸后启动备用泵时间由1.5 s改为0 s。

3.2 更换新型仪表

当前，热工控制系统已成为决定发电机组安全运行和经济指标的主导系统之一，信号测量与反馈的真实与准确程度是控制系统保证机组安全、稳定运行的关键［5］。目前，工业仪表出现故障后，按输出信号可以分为3类:

(1)输出为0，如本特利振动监视系统。(2)输出高限，如常用的热电偶测温。

(3)保持不变，如带“三断”(断电源、断信号、断气源)保护的一些仪表。仪表选型应该具体到测量参数的类型和作用。

电导率是一个渐变的参数，在一段时间内保持稳定，因此，选取有保持故障前状态的仪表较为合适。原有的电导率表在失电后没有记忆功能，会发出电导率高信号。现在采用的新型仪表，当失电时，仪表会自动记忆失电瞬间电导率值，不会输出越限信号，待电源恢复后能够重新测量当前值。

重要仪表、控制系统都会采用不间断电源UPS(Uninterruptible Power System)供电，这样，会避免停电带来的严重损失，此次将电导率仪表电源进行改进，增加1路备用电源，避免厂用电切换失败仪表输出错误信号。

3.3 制订反事故措施

为防止同类故障发生，结合运行维护经验和现场实际，制订集控6 kV厂用电切换系统反事故技术措施［6］。

(1)对于集控6 kV各段，在检修完毕恢复时，在备用电源开关52B合上、母线带电运行后，即进行52B的开关辅助接点检查，以保证52B的开关辅助接点正常翻转。在确保运行人员将52A转热备用的情况下，不会发生送52A合闸保险而启动切换继电器，使52B开关跳闸，造成母线失电的意外。

(2)在机组检修完毕且发电机并网成功后，集控6 kV工作电源开关已在热备用状态，检修人员应会同运行人员，全面检查切换回路正常。执行6 kV切换回路检查卡1。

(3)在机组正常运行过程中，启备段或52B开关需要检修，在检修工作结束且52B开关投入热备用前，也要进行切换回路检查，以免在送52B开关合闸保险时造成52A开关跳闸而导致机组甩负荷或停机的意外事故发生。执行6 kV切换回路检查卡2。

(4)在6 kV厂用电系统检修工作结束恢复送电时，对有关保险的位置状态，运行和检修人员应注意检查和确认。

4 结论

对于成熟的热工连锁保护，在设计过程中，就要把各种可能的情况估计到位，诸如电源的冗余设计、仪表的故障信号、控制模块故障的影响、误信号处理方式、连锁方式的投入、延时的设置等，尽可能以实际动作情况进行修正。在运行维护时，也要注意通过制订全面的技术措施，减少人为因素的影响，才能确保设备稳定、经济和可靠运行。

本文分析了700 MW机组母线失电导致机组解列的原因，通过试验的方式，结合实际情况，采取了逻辑优化、更换新型仪表、制订运行维护反事故等项措施，有效地消除了系统存在的缺陷，这些举措可对今后热工连锁保护的设计实施及运行维护提供参考。

［1］王立地，姚金环.FCB功能的成功应用与一种新的实现方案［J］.自动化仪表，2004，25(6):48－52.

［2］王珺.一起定冷水换水引发异常的思考［J］.电力安全技术，2006，8(5):51.

［3］范为革.论水泵扬程与扬升高度的关系［J］.设备管理与维修，2003(1):30－31.

［4］郑凤苓.热工系统安装中的典型问题分析与处理［J］.电力建设，2010，31(7):98 －100.