除尘脱硫变越级保护跳闸原因分析及处理

唐群伟　周广云　郑东瑜　梅瑞瑞　孙磊

摘 要：本文结合电除尘的工作原理、保护配置，详细分析#1电除尘故障导致#1除尘脱硫变越级保护跳闸的原因，提出#1、#2电除尘控制回路改造的措施方案，根本性解决了#1除尘脱硫变越级保护跳闸的故障，预防了#2电除尘越级保护跳闸事故。

关键词：越级保护跳闸；电场；除尘脱硫；改造

1 前言

我公司采用浙江菲达环保科技股份有限公司的FAA3×40M-2×64-120型双室三电场混合宽间距静电除尘器，按1台/炉方式配备。自机组投产以来发生了2次#1除尘脱硫变越级保护跳闸，严重影响了除尘系统的安全稳定运行。

1.2 #1除尘脱硫变主要参数

型号：SC9-1000/6.3，额定电压：6.3±2×2.5%/0.4KV，额定电流：91.64A/1443.4A

U1：#1除尘脱硫变高压侧电压

U2：#1除尘脱硫变低压侧电压

n： #1除尘脱硫变变比

1.3 #1除尘脱硫变高压侧开关型号

常州森源VS1-12/1250A开关，综保装置：南自NEP-983，保护CT变比：300/5。

1.4 #1除塵脱硫变低压侧开关型号

上海电器股份人民电器厂RMW1H-3200/3，额定电流2500A。

1.5 #1电除尘电场工作电源开关型号

上海上海电器股份人民电器厂RMM1-630H型，额定电流400A。

1.6 #1电除尘电场高压控制柜工作电源开关型号

正泰DZ948G-400/3314（TG-400B），额定电流300A。

1.7 #1电除尘电场整流变

ZZDJ800mA/72KV-HW，一次侧额定电压：380V，一次侧额定电流 =216A。

1.8 #1电除尘电场整流变高压控制装置

大连电子研究所GGAJ02—DDL06型电除尘用微机控制高压整流设备。

2 #1除尘脱硫变越级保护跳闸的事故记录

我公司自机组全部投运以来共发生了2次电除尘故障导致#1除尘脱硫变越级保护跳闸事故，而且2次都发生在机组检修后刚投运的一段时间内，其故障现象都是#1除尘脱硫变过流保护动作。最近一次越级保护跳闸是在#1炉启动过程中，全部电场投运后，约一分钟后#1除尘脱硫变过流保护跳闸。动作记录如表1所示：

经电气检查为#1电除尘右一电场可控硅击穿，后更换可控硅后右一电场运行正常。确定了越级保护跳闸的首发原因为电场故障。

3 #1除尘脱硫变越级保护跳闸原因分析：

我公司电除尘电场工作在火花跟踪方式下时一次电流大约18～23A左右，为了正确分析#1电除尘右一电场故障导致#1除尘脱硫变越级保护跳闸的原因，先了解电除尘的工作原理。

3.1 电除尘工作原理

电除尘工作时，380V电源送至整流变一次绕组，整流变二次绕组经整流后正极与电场阳极（集尘极）极板连接且接地，负极经阻尼电阻和电场内的阴极（芒刺）连接。通电时阳极和阴极之间能形成一个强大的静电场，可以吸附烟气中的粉尘颗粒、净化烟气，达到除尘作用。除尘器二次电压的控制是通过改变整流变一次部分可控硅的导通角大小。将一次绕组输入的交流电源升压后整流成直流电输入到电场内部。除尘器的二次电压U2越高，阴极和阳极的距离越小，电场强度越大，除尘器工作电流越大。

3.2 #1除尘脱硫变过流保护定值分析

3.2.1、#1除尘脱硫变保护装置的过流保护Ⅰ段定值设定原则：

（1）按躲过变压器可能最大负荷电流。

（2）躲过正常待一段负荷其中最大电动机自启动电流。

二者取较大值。

3.2.2、定时限过流保护动作时间设定原则：

与400V低压侧馈线保护最长时间配合。

3.2.4、保护定值如表2所示：

3.2.5、将#1电除尘高压侧电流Ⅰ段动作电流折算到低压侧：

I2：#1电除尘高压侧过流Ⅰ段定值折算到低压侧（一次值）。

I1：#1电除尘高压侧过流Ⅰ段定值（一次值）。

3.2.6、校验#1除尘脱硫变保护装置的保护定值和动作时间都在±3%误差范围内。

3.3、#1电除尘右一电场可控硅击穿前后电气分析

3.3.1、#1电除尘右一电场可控硅击穿前电气工况

当#1电除尘右一电场可控硅击穿时回路电流为6.4倍的整流变额定电流。

3.3.3、#1电除尘右一电场供电回路各保护配置情况分析

3.3.3.1、 #1电除尘电场高压控制柜开关：正泰DZ948G-400/3314（TG-400B），额定电流300A，其动作曲线如图2所示：

当Ihl为1378.5A时该开关动作时限为20mS～40s，离散性比较大，不能起到灵敏保护。

3.3.3.2、 #1电除尘电场工作电源开关：上海上海电器股份人民电器厂RMM1-630H型，额定电流400A，其动作特性曲线如图3所示：

当Ihl为1378.5A时时该开关动作时限为20s～70s，离散性比较大，不能起到灵敏保护。

3.3.3.3、 #1除尘脱硫变低压侧开关：上海电器股份人民电器厂RMW1H-3200/3，该开关的智能脱扣器没有设计安装，更不能起到保护作用。

3.3.3.4、#1电除尘电场高压控制柜内的过流单元保护示意如图4所示：

3.3.3.5、电除尘整流变主回路电流经电流互感器采样至过电流检测单元如图5所示，该单元为反时限动作特性，通过调节RP电位器将电流额定值设置为为216A，过流整定值设置为308A（厂家出厂时已设置好）。当过电流检测单元检测到主回路电流大于308A时驱动高压柜内开关的分励脱扣线圈动作。用继保仪模拟主回路1378.5A电流对过电流检测单元电路进行5次动作时限测试，分别是0.782S，0.487S，0.398S，0.852S，0.556s，其中有两次动作电流大于0.6S，动作时间离散值也比较大。

3.4 分析总结

由于电除尘整流变控制回路可控硅故障导致回路电流激增，各级开关、保护电路定值的不匹配，特性的不灵敏是导致 #1除尘脱硫变越级保护跳闸的原因。

4 改造方案

提高电除尘各个电场末级保护的可靠性和灵敏性，同时减少资金投入和减少工作量是本次改造的主导思想。

4.1在所有电除尘整流变高压控制柜增加保护电流互感器TA2和过流继电器LJ，如图6所示。

将LJ的常开触点一端接地，另一端与图5中过流检测单元的105端子并接，如图6所示。当新增保护电流互感器TA2检查到电流值大于新增电流继电器LJ的设定电流值时，LJ的常开辅助接点立即闭合使过流检测单元中的KD2中间继电器动作，KD2中间继电器有多付触点，其中：

①“KD2-01”吸合，使整流高压控制柜电源进线开关内的分励脱扣线圈得电动作，使整流高压控制柜电源进线开关跳闸断电；

②“KD2-02”触点吸合，使触发板电源接地，无触发输出关闭可控硅；

③“KD2-03”触点吸合，过流信号输入到主控板，液晶显示屏同时显示“过流报警”主控板再输出声、光报警；

④“KD2-04” 触点吸合，使蜂鸣器得电，设备声光报警；

4.2 元器件选型

4.2.1、电流互感器TA2的选型如表3：

4.2.2、过流继电器LJ的选型如表4：

4.2.3、过流继电器LJ定值设定如表5所示：

4.2.4、改造后的接线如图7所示：

5 结束语

经过改造，虽后期也发生过电除尘短路和可控硅击穿等故障，有1次是过流检测单元保护动作，有2次是LJ电流继电器保护动作，再没有发生过电场故障导致除尘脱硫变越级保护跳闸事故。

除尘脱硫变越级保护跳闸的直接原因是电除尘各级保护装置在设计安装时没有按照要求进行选型，调试中发生故障又没有认真分析及时解决，导致除尘脱硫变的越级保护跳闸。因此，要求我们在新设备投运时，必须认真验收，发生故障认真及时解决，做到图纸正确，使新设备处于健康状态下运行。此外，也告诉我们只有大力认真做好每一项工作，才能避免类似事故再次发生。