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一起因电焊引起的机组跳闸事件原因分析及接地方式探讨

2016-05-30彭煜民

水电站机电技术 2016年4期
关键词:电焊

彭煜民

(清远蓄能发电有限公司,广东清远511800)



一起因电焊引起的机组跳闸事件原因分析及接地方式探讨

彭煜民

(清远蓄能发电有限公司,广东清远511800)

摘要:电站设备遭受电磁干扰引起的故障分析与定位历来都是设备维护人员的棘手难题。本文通过对一起因电焊引起机组跳闸事件的根本原因分析查找,对电磁干扰的产生原因和途径进行了分析,对盘柜及电缆的接地方式进行了探讨。

关键词:电焊;机组跳闸;原因分析;接地方式

1 前言

每个电站厂房内都充斥着大量的电磁辐射和干扰。由于设备本身特性、接地方式、电缆屏蔽方式、设备安放位置、周边环境等因素各异,设备受到的电磁干扰也强弱不同,加之电磁干扰是无形的,电站设备遭受电磁干扰引起的故障分析与定位历来是设备维护人员的棘手难题。本文通过对一起因电焊引起的机组跳闸事件的根本原因分析查找,对电磁干扰的产生原因和途径进行了深入分析,对盘柜及电缆的接地方式进行了探讨。

2 跳闸事件经过及简要分析

2012年06月19日15∶43,广蓄B厂5号机组启动发电工况运行。16∶06,5号机组因振动系统振动保护跳闸信号动作而跳机停运。

查看机组跳闸时刻的事件记录,发现16∶06∶11时同时出现多个测点振动过高报警。查看机组跳机前运行振动曲线,没有发现振动数值突变异常的情况,且跳机前振动数值均远低于报警值。经综合分析,基本排除机组实际振动高引起跳机的可能。

在进行机组跳闸原因分析过程中,技术人员在事件记录中发现19∶10至19∶26反复多次出现与5号机跳机时一样的振动越限报警(共11次),经确认当时机械人员正在蜗壳层用电焊机处理尾水管处的裂缝,怀疑5号机组跳闸与电焊机的使用有关。

经现场调查分析与试验,结果证明是工作人员在蜗壳层(主厂房一层)使用电焊机使得发电机层(主厂房四层)5号机振动装置受到强烈干扰造成机组因振动高而跳闸。

发电机层5号机振动装置受干扰情况如图1所示。

图1 振动卡件受干扰情况

为了找到工作人员在主厂房一层进行电焊作业对四层设备产生干扰的根本原因,技术人员进行了深入的技术分析。

3 广蓄B厂振动系统接地方式现状

B厂每台机组分别安装一套独立的振动监测装置,其中6、8号机已升级改造为新系统,5、7号机仍为旧系统。

振动测量分为绝对振动和相对摆度两类。其中4台机组摆度测量通道和6、8号机上下导及轴向振动测量通道的屏蔽层均为在振动盘柜侧一点接地;5、7号机组及6、8号机组水导水平绝对振动测量通道屏蔽层则为在盘柜和传感器两侧均接地。两点接地示意图如图2所示。

图2 振动测量通道两点接地示意图

需要说明的是,传感器本身是安装在发电机机架上,传感器侧屏蔽层接地只是将屏蔽层与传感器外壳相连,通过机架直接接地;盘柜侧接地则接入用铜条连接的接地网中。

4 跳闸事件根本原因分析

据调查,工作人员使用的电焊机类型为氩弧焊机。

氩弧焊采用高频引弧。此时,由于焊机利用频率达几十万赫兹,高达数千伏的高频高压击穿空气间隙形成电弧,因此高频引弧是一个很强的电磁干扰源。

厂房存在的电磁干扰一部分是以射频辐射的方式被直接接收的,但大多数电磁干扰是通过瞬时传导被接收的。由于一层和四层隔了几层钢筋混凝土楼板,因此氩弧焊机通过辐射传播的可能性不大,通过载体传导为主要怀疑方向。

从图1中可以看出,所有振动通道的卡件均受到强烈干扰,因此受干扰的肯定是这些测量通道的公共部分,即供电电源或接地网。

为了确定是振动系统供电电源还是地网受到干扰,技术人员进行了测试,在电焊机焊枪开启时,分别测量电源和地网的电压情况,结果如下:

1)供电电源电压在焊枪开启期间一直保持平稳,说明电源未受干扰,如图3所示。

图3 焊枪开启期间电源电压波形图

2)解开上导振动通道盘柜侧的接地线(传感器侧接地线未解开),测量屏蔽线对盘柜侧地网的电压,发现在焊枪开启前屏蔽线对地电压为0,焊枪开启后对地电压峰值大约为1VAC,如图4所示。

图4 焊枪开启前后屏蔽线对地网电压波形图

从图4可以看出,在焊枪开启后屏蔽层对盘柜地网产生了高频的交流电压(电焊机所用检修电源与振动盘柜为同一接地网),由于传感器侧接地线未解除,说明图4所示的高频电压即为振动测量通道2个接地点之间的电位差。正是由于屏蔽线两点接地处存在电位差,使得屏蔽层中产生环流和交变磁场,导致振动测量通道中的模拟信号受到强烈干扰,造成机组因振动信号误动而跳闸。

5 接地方式改进分析

根据GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》控制电缆金属屏蔽的接地方式要求:计算机监控系统的模拟信号回路控制电缆屏蔽层,不得构成两点或多点接地,宜用集中式一点接地。

为了测试屏蔽层一点接地电焊机对信号的干扰情况,技术人员分别解开盘柜侧和传感器侧的接地线,发现:在保留盘柜侧接地线而解开传感器侧接地线时,电焊机焊枪开启对振动信号的干扰仍旧非常大;而在保留传感器侧接地线解开盘柜侧接地线时,电焊机焊枪开启对振动信号的干扰变得很小。分析原因如下:

在保留盘柜侧屏蔽层接地线而解开传感器侧接地线时(如图5所示),虽然屏蔽电缆在传感器侧的接地线已解开,但由于屏蔽层与电缆线芯之间存在着分布电容,盘柜地网所带交流电压仍会通过屏蔽层与电缆线芯之间的分布电容叠加到振动测量卡件的输入端,对卡件信号产生干扰。

图5 盘柜侧一点接地示意图

在保留传感器侧屏蔽层接地线而解开盘柜侧接地线时(如图6所示),现场测试结果是电焊机对振动信号的干扰很小,这与接地点的部位紧密相关。盘柜侧的接地点为厂房用铜条相连的接地网,电焊机对地网的影响很容易就传导到盘柜侧的接地点。而传感器侧的接地点是发电机机架,机架是嵌入在钢筋混泥土中的,因为钢筋混泥土的分隔,使得电焊机对地网产生的交流电压在进入混泥土时就已经消失,因此传感器侧接地点的点位始终为零,也就没有多余信号叠加到振动信号中。

图6 传感器侧一点接地示意图

6 接地方式改进措施与总结

根据B厂振动系统的接地现状,提出以下改进措施:

将所有机组绝对振动通道屏蔽层接地改为在传感器侧一点接地。逐个通道测试在这种接地方式下对讲机的干扰情况,如果干扰情况比较大,可对个别通道采用两点接地方式。

从实践经验来看,无论一点接地还是两点接地都有其优点和局限性。一点接地能很好的抑制静电干扰,但对通过空间传播的电磁干扰如对讲机抑制效果不明显;两点接地能较好的抑制空间传播的电磁干扰,但对通过载体传导的电磁干扰因为易产生环流而可能放大干扰的影响。因此是一点接地还是两点接地需根据设备实际安装位置和环境来分析确定。

参考文献:

[1]GB 50217-2007电力工程电缆设计规范[S].

作者简介:彭煜民(1979-),男,高级工程师,从事设备调试和维护管理工作。

收稿日期:2015-06-18

DOI:10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.016

中图分类号:TM642

文献标识码:B

文章编号:1672-5387(2016)04-0049-03

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