電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)熱控設(shè)備的影響分析

1、電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)熱控設(shè)備的影響分析一、南京華潤(rùn)熱電有限公司#4機(jī)組跳機(jī)原因分析報(bào)告1. 問(wèn)題描述2014年5月15日21時(shí)28分，南京華潤(rùn)熱電有限公司#4機(jī)組跳閘。2. 系統(tǒng)概述南京華潤(rùn)熱電有限公司#4機(jī)組鍋爐部分為上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐，型號(hào)為SG-1036/17.5-M871，配五套正壓直吹式制粉系統(tǒng)，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N30016.67/538/538，機(jī)組額定負(fù)荷為330MW。南京華潤(rùn)熱電有限公司#4機(jī)組控制采用ABB公司的INFI90分散控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)包含DAS、FSSS、MCS、SCS系統(tǒng)

2、。汽機(jī)控制系統(tǒng)采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的高壓透平油DEH控制系統(tǒng)，DEH部分采用ABB公司的SYMPHONY分散控制系統(tǒng)。3. 事故現(xiàn)象2014年5月15日21時(shí)28分， #4號(hào)機(jī)組負(fù)荷285MW，調(diào)門(mén)順序閥方式，汽輪機(jī)跳閘，鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作。汽機(jī)高、中壓主汽門(mén)全關(guān)，鍋爐磨煤機(jī)、給煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)全停，光字牌發(fā)“#4發(fā)電機(jī)組熱工保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)發(fā)變組出口主開(kāi)關(guān)未分閘，手動(dòng)拉開(kāi)發(fā)變組出口2Y14開(kāi)關(guān)及#4機(jī)組勵(lì)磁開(kāi)關(guān)。檢查鍋爐FSSS保護(hù)MFT首出原因?yàn)椤捌麢C(jī)主汽門(mén)關(guān)閉”，汽機(jī)ETS保護(hù)無(wú)首出原因，發(fā)變組保護(hù)發(fā)出“外部重動(dòng)作”信號(hào)。4. 檢查情況及分析通過(guò)對(duì)SOE、開(kāi)關(guān)量事件歷史記錄、模

3、擬量歷史記錄曲線以及控制系統(tǒng)組態(tài)、硬件設(shè)計(jì)圖紙的檢查，分析機(jī)組跳機(jī)的原因。4.1 事件動(dòng)作順序結(jié)合SOE及開(kāi)關(guān)量事件歷史記錄（見(jiàn)附件1），機(jī)組跳閘過(guò)程如下：21:28:06:423426：A、B、C、D、E給煤機(jī)跳閘信號(hào)發(fā)出21:28:07:038： 三只AST油壓低信號(hào)均發(fā)出，表示安全油壓已泄。21:28:07:039： 汽機(jī)已跳閘信號(hào)發(fā)出21:28:07:040： 再熱主汽門(mén)開(kāi)狀態(tài)消失，表示再熱主汽門(mén)已開(kāi)始關(guān)閉。21:28:07:169： 左右高壓主汽門(mén)已關(guān)閉21:28:07:187： 汽機(jī)跳閘首跳MFT信號(hào)發(fā)出21:28:07:189： MFT發(fā)生21:28:53:535： 發(fā)變組油開(kāi)關(guān)

4、跳閘根據(jù)上述動(dòng)作順序，結(jié)合機(jī)組跳閘首出原因，機(jī)組跳閘次序?yàn)椋阂蛳到y(tǒng)故障致380V廠用母線電壓下跌，首先觸發(fā)全部給煤機(jī)跳閘信號(hào)(SOE)，但未觸發(fā)MFT，600毫秒后汽機(jī)安全油壓泄去，高低壓主汽門(mén)全關(guān)，觸發(fā)汽機(jī)跳閘并發(fā)信號(hào)至FSSS系統(tǒng)，鍋爐MFT動(dòng)作，并發(fā)信給發(fā)變組保護(hù)，但發(fā)變組保護(hù)未動(dòng)作，46秒后運(yùn)行人員手動(dòng)分發(fā)變組出口2Y14開(kāi)關(guān)及勵(lì)磁開(kāi)關(guān)，機(jī)組跳閘。4.2 線路及廠用母線電壓變化調(diào)用歷史記錄曲線，檢查系統(tǒng)故障情況發(fā)生時(shí)，220kV送出線路電壓、380V低壓廠用電母線電壓（給煤機(jī)電源）、保安段母線電壓（AST電磁閥電源）的波動(dòng)情況。(1). 220kV送出線路電壓（見(jiàn)附件2）故障發(fā)生前，系

5、統(tǒng)電壓為232kV，故障發(fā)生時(shí)，AB相間電壓降至222kV，AC相間電壓降至221kV，AB相間電壓降至218 kV，分別下降了10kV、11kV、14kV。持續(xù)時(shí)間約2.5秒。(2). 380V低壓廠用電母線電壓（見(jiàn)附件3/4）故障發(fā)生時(shí)，低壓廠用電母線IVA段電壓由380V跌至349V，下降了31V，持續(xù)時(shí)間約1秒，IVB段電壓由380V跌至326V，下降了54V，持續(xù)時(shí)間約2秒。(3). 保安段母線電壓（見(jiàn)附件5/6）故障發(fā)生時(shí)，保安段母線4A段電壓由380V跌至325V，下降了55V，持續(xù)時(shí)間約3秒，4B段電壓由380V跌至344V，下降了36V，持續(xù)時(shí)間約1.2秒。4.3 給煤機(jī)全停

6、未觸發(fā)全燃料中斷MFT原因分析21:28:06，全部給煤機(jī)首先觸發(fā)跳閘信號(hào)，根據(jù)FSSS保護(hù)邏輯，應(yīng)立即觸發(fā)“全燃料中斷”MFT，但MFT首出原因及事件歷史記錄為“汽機(jī)跳閘”觸發(fā)MFT，而不是“全燃料中斷”。經(jīng)檢查，給煤機(jī)A-E發(fā)跳閘信號(hào)至DCS中的SOE系統(tǒng)用于故障記錄，不參與控制邏輯判斷。該信號(hào)為給煤機(jī)PS電源板上的K1繼電器動(dòng)作導(dǎo)致，給煤機(jī)PS電源板上共有8只小繼電器為：K1：故障停機(jī)信號(hào)K2：電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)K3：遙控信號(hào)K4：容積式信號(hào)K5：給煤信號(hào)K6：給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)K7：報(bào)警信號(hào)K8：累積量信號(hào)此8個(gè)信號(hào)為給煤機(jī)PS電源板輸出至DCS系統(tǒng)，但并不參與DCS控制邏輯，僅作為事故追憶及

7、畫(huà)面顯示用，而用于MFT保護(hù)跳閘信號(hào)時(shí)編號(hào)為1ZJ繼電器動(dòng)作所致（給煤機(jī)說(shuō)明書(shū)及相關(guān)圖紙查閱）。由此可判斷21:28:06時(shí)的給煤機(jī)跳閘信號(hào)可能是由于控制電源電壓波動(dòng)導(dǎo)致中間繼電器線圈失磁而誤發(fā)的信號(hào)，實(shí)際給煤機(jī)并未停運(yùn)，且給煤機(jī)變頻器也因電壓波動(dòng)導(dǎo)致出力下降經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊后進(jìn)入MFT控制器，網(wǎng)絡(luò)通訊的延時(shí)時(shí)間具有不確定性。而“汽機(jī)跳閘”采用硬接線的方式直接進(jìn)入MFT控制器，最終“汽機(jī)跳閘”最先觸發(fā)鍋爐MFT。4.4 給煤機(jī)跳閘原因分析給煤機(jī)變頻器控制回路電源115VAC，由給煤機(jī)動(dòng)力回路AC相經(jīng)降壓變提供。未采用直流電源或UPS電源，電源回路中亦無(wú)穩(wěn)壓裝置。當(dāng)?shù)蛪簭S用母線電壓突降時(shí)，控制電源電壓

8、波動(dòng)經(jīng)變壓器的感性作用放大，下降幅度增大，控制回路中已吸合的繼電器線圈因失磁而釋放，給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)消失，誤發(fā) “給煤機(jī)跳閘”信號(hào)。根據(jù)事件歷史記錄，事故發(fā)生時(shí)給煤機(jī)可能并未實(shí)際跳閘，原因有兩方面：1) 21:28:06:423，給煤機(jī)跳閘SOE1216信號(hào)發(fā)出，557毫秒后，信號(hào)又恢復(fù)，如果給煤機(jī)實(shí)際跳閘，該信號(hào)是無(wú)法恢復(fù)的。2) 21:28:07:208，鍋爐MFT已動(dòng)作后，給煤機(jī)跳閘SOE1216信號(hào)再次發(fā)出：給煤機(jī)實(shí)際已跳閘；參與保護(hù)給煤機(jī)跳閘信號(hào)（04M29ANT04M29ENT）由繼電器1ZJ同時(shí)發(fā)出，而先前的SOE1216信號(hào)發(fā)出時(shí)，未得到該信號(hào)的證實(shí)。由此可判斷21:28:06時(shí)

9、所發(fā)“給煤機(jī)跳閘信號(hào)”可能是由于控制電源電壓波動(dòng)導(dǎo)致中間繼電器線圈失磁而誤發(fā)的信號(hào)，實(shí)際給煤機(jī)并未停運(yùn)；而21:28:07:208所發(fā)“給煤機(jī)跳閘信號(hào)”，實(shí)際給煤機(jī)已停運(yùn)。4.5 汽機(jī)跳閘原因分析汽機(jī)AST電磁閥供電電源為110VAC，由廠用保安段與UPS兩路電源切換后經(jīng)220:110變比的變壓器提供，電源回路中無(wú)穩(wěn)壓裝置。事故發(fā)生時(shí)，廠用保安段為主電源。當(dāng)廠用保安段母線電壓突降時(shí)，AST電磁閥電源電壓經(jīng)變壓器的感性作用放大，下降幅度大幅增加，電磁閥因線圈失磁而釋放，汽機(jī)失去安全油壓跳機(jī)。5. 存在問(wèn)題此次事故暴露出熱控專業(yè)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：1) 給煤機(jī)全停MFT保護(hù)設(shè)置問(wèn)題根據(jù)保護(hù)信號(hào)與其它

10、系統(tǒng)共用時(shí)，該信號(hào)應(yīng)先進(jìn)入保護(hù)控制器的原則，用于保護(hù)的給煤機(jī)運(yùn)行信號(hào)04M29AS04M29ES應(yīng)優(yōu)先進(jìn)入MFT控制器，不應(yīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊的方式傳入保護(hù)系統(tǒng)。2) 給煤機(jī)控制電源及AST電磁閥電源問(wèn)題本次事件中暴露出的給煤機(jī)控制電源及AST電磁閥電源有一共同特征：均為110VAC，由于廠用電系統(tǒng)未提供110VAC等級(jí)的系統(tǒng)電源，各控制系統(tǒng)均采用降壓變壓器簡(jiǎn)單處理后供設(shè)備使用，由于此類變壓器的負(fù)載較小，當(dāng)初級(jí)線圈電壓突變時(shí)，次級(jí)線圈電壓經(jīng)感性微分作用放大，瞬時(shí)變化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初級(jí)電壓的變化量，導(dǎo)致負(fù)載中的電磁閥及繼電器瞬時(shí)失磁，造成汽機(jī)或鍋爐保護(hù)動(dòng)作。6. 結(jié)論1) 本次跳機(jī)原因是由于電壓波動(dòng)致AS

11、T電磁閥失磁，汽機(jī)失去安全油壓，高低壓主汽門(mén)全關(guān)，觸發(fā)汽機(jī)跳閘并發(fā)信號(hào)至FSSS系統(tǒng)，造成鍋爐MFT動(dòng)作。2) 此次跳機(jī)過(guò)程中系統(tǒng)電壓波動(dòng)是誘因，使用變壓器簡(jiǎn)單降壓處理的110VAC電源是本次事故中另一關(guān)鍵因素。7. 改進(jìn)工作與措施1） 給煤機(jī)控制電源改進(jìn) （附件7/8）（電氣專業(yè)已完成）。2） 給煤機(jī)動(dòng)力電源改進(jìn)（電氣專業(yè)進(jìn)行中）。3） 通過(guò)機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，將AST電磁閥供電電源改進(jìn)為：AST1和AST3為一路供電；AST2和AST4為一路供電。4） 通過(guò)檢修機(jī)會(huì)，對(duì)重要的保護(hù)信號(hào)及量值進(jìn)行核對(duì)糾正，確保保護(hù)優(yōu)先原則。8. 附圖附件1：事件歷史記錄附件2：220kV線路電壓變化曲線附件3/4：

12、380V廠用A、B段母線電壓波動(dòng)曲線附件5/6：保安段A、B段母線電壓波動(dòng)曲線附件7/8二、大唐南京發(fā)電廠#2機(jī)組5月15日異常分析報(bào)告1、跳機(jī)前運(yùn)行方式2014年5月15日21：27，#2機(jī)組負(fù)荷535MW,AGC投入。2、異常現(xiàn)象與處理過(guò)程2014年5月15日21時(shí)28分，#2機(jī)組零功率切機(jī)保護(hù)動(dòng)作出口跳開(kāi)#2號(hào)發(fā)變組開(kāi)關(guān)，機(jī)組解列，廠用電快切成功。運(yùn)行人員立即按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行安全停機(jī)操作，熱控和電氣人員隨后檢查相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作情況。查詢歷史記錄和曲線，#2機(jī)組零功率切機(jī)保護(hù)動(dòng)作時(shí)機(jī)組電氣量滿足保護(hù)動(dòng)作判據(jù)，裝置動(dòng)作出口正確。事件過(guò)程如下：DCS側(cè)21時(shí)28分4秒，#2機(jī)組發(fā)電機(jī)功率跳變,同時(shí)鍋爐PC段電壓下降，煤量開(kāi)始迅速下降；DEH側(cè)21時(shí)28分05.2秒汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始出現(xiàn)大幅度晃動(dòng)，21時(shí)28分08.4秒發(fā)電機(jī)功率出現(xiàn)跳變；零功率切機(jī)保護(hù)裝置錄波顯示：21時(shí)28分6.14秒#1機(jī)組零功率切機(jī)保護(hù)啟動(dòng)。DCS側(cè)SOE記錄21時(shí)28分08.79秒鍋爐MFT動(dòng)作首因?yàn)槭ニ腥剂希?1時(shí)28分08.819秒發(fā)變組高壓側(cè)斷路器分閘，21時(shí)28分08.846秒汽輪機(jī)跳閘，之后#1、2機(jī)組所有一次風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)跳閘。（詳細(xì)動(dòng)作過(guò)程見(jiàn)附圖）檢查機(jī)組無(wú)異常情況，經(jīng)調(diào)度同意，#2機(jī)組于2014年5月16日8時(shí)12分并網(wǎng)，