交流串入直流回路的事故分析和防范措施

2017-11-15张建成

中国设备工程 2017年21期

关键词：除尘继电器直流

张建成

(徐州华润电力有限公司,江苏徐州 221000)

交流串入直流回路的事故分析和防范措施

张建成

(徐州华润电力有限公司,江苏徐州 221000)

直流系统是电力系统中保护和控制的重要部分,担当着断路器、刀闸的控制电源和微机保护的供电电源.因此,在电厂中,需确保直流系统运行的可靠性,但生产过程中,仍不可避免的发生一些事故.文中简要分析了一起因交流串入直流回路造成6kV断路器跳闸的事件,并针对该事件提出一些事故异常处理方法和预防措施.

交流串入直流;直流系统;防范措施

在电力系统中,直流系统是其重要的组成部分,为一些继电保护、断路器操作电源、自动化装置、不停电交流系统(UPS)、控制及信号回路提供稳定的工作电源.但是因为直流系统电缆繁琐和分支较多,容易产生系统接地、交流串入直流、寄生回路造成接地假象等故障,对电厂电力系统造成较大的危害.徐州华润电力有限公司于2015年发生一起交流串入直流回路造成6KVF-C开关误动的异常.

1 直流系统的配置简介

(1)直流系统的配置.①直流电源按每单元机组分别设置三组固定防酸式铅酸蓄电池,其中一组电压为220伏,专供动力负荷及直流事故照明负荷;另两组电压为110伏,为控制、信号、保护及自动装置专用.②每台机组单元配备110伏蓄电池两组,每组由53只电池组成,单母线分段接线.③每机组单元:220伏蓄电池一组,由107只电池组成,单母线接线.④直流馈线原则上采用辐射式接线.在直流负荷集中处,设立直流分屏.每台机组110V直流设置四面分屏:汽机房6kV配电装置、直流小室及继保小室各设置一面分屏.⑤110V直流系统和220kV直流系统均设置充电母线和配电母线,充电母线专用于蓄电池充电和试验.蓄电池经各自的直流熔断器直接与充电母线连接,充电器经双投刀闸可与充电母线和配电母线相连.每段充电母线经进线开关向配电母线供电,直流馈线从配电母线引接.两段配电母线之间采用双投刀闸联络,正常两段母线分开运行.110V直流系统配置如图1220V直流系统配置与其类似.

(2)绝缘监测装置.本公司110V直流系统配备了WZJ-11A微机直流绝缘监测装置,本装置采用非平衡电桥或者平衡电桥原理进行检测.

图1 110V直流系统配置

2 直流系统的安全隐患

徐州公司一期机组运行近20年,部分电气开关设备技术老旧,存在一定的安全隐患.在近几年里,公司发生多起交流串入直流的事故,下面简述一起交流串入直流回路造成断路器误动的事故过程和处理要点.

(1)事故经过.#2机机组负荷251.3MW,#22定冷泵运行,电流36A左右.#2炉电除尘运行正常.15时18分51秒#22定冷泵跳闸,#21定冷泵联启正常.15时18分51秒6kV#21、#22除尘变开关跳闸,#2炉电除尘高频电源柜停止运行.

(2)保护动作情况.#21、#22除尘变开关15时18分51秒"非电量5"保护动作,#2脱硫变开关15时18分51秒"非电量7"保护报警(为脱硫变超温报警).

(3)故障查找.电气检修人员对#22定冷泵抽屉开关进行检查,检查中发现ZJ中间继电器已烧损,刀熔开关A相保险熔断.6KV#21除尘变及#22除尘变15时18分51秒"非电量5"(低压零序)保护出口跳闸.对除尘变低压侧就地检查,零序过流继电器均未掉牌,排除低压侧发生故障的可能,而高压侧三台变压器同一时间发生非电量故障,应为干扰所致.

(4)事故分析.从现场故障现象来看,中间继电器线圈发热,引起绝缘破坏,导致线圈及继电器烧损,中间继电器运行电压为交流380V,定冷泵运行时一直处于工作状态,其作用主要是提供定冷泵运行状态显示.继电器线圈烧损时引起A、B两相相间短路,造成刀熔开关A相保险熔断,导致控制回路接触器C失电断开,#22定冷泵跳闸.三台变压器非电量回路均为110V强电回路受到的干扰,排除感应干扰,应为其他不同电源串入直流110V回路.而15时18分51秒故障的#22定冷泵,烧损部位涵盖了交流回路与直流回路,继电器损毁的节点部位和被损伤的直流电缆部位有交流串入直流的可能.假设直流正母线有交流电串入,在交流串入直流母线后,通过分布电容与大地形成回路,若电流达到继电器动作值,则会导致继电器动作,相应保护或开关误动.随后,对两台变压器及低压侧母线测绝缘正常后于16时50分恢复正常运行方式.对#22定冷泵开关全面检查,更换中间继电器,并检查电机绝缘、直阻正常后于17时59分恢复正常投运.分析整个事件动作过程,可以判定此次事件是因为#22定冷泵开关中间继电器老化烧损,引起交流与直流控制线之间粘连,造成交流电源串入直流110V控制回路,引起6kV三台变压器发生开关量保护动作,导致#2炉除尘变跳闸.

(5)直流系统异常处理措施.随着自动化程度越来越高,因此运行人员在发现直流系统发生异常时,应当充分考虑交流串入直流,仔细查看事故报告记录,分析原因,谨慎操作,避免事故的再扩大化,运行人员可按照以下原则处理.

①运行人员在巡视时,注意检查蓄电池是否完好,硅整流装置是否正常,绝缘监测装置有无报警,发现异常及时汇报上级领导.②在日常操作中,若发生异常,立即停止操作,及时恢复原运行方式.③发现异常后,及时询问机炉及其它专业,有操作或工作的应先拉该回路.④根据各直流负荷所处气侯环境情况,分析可能的故障范围.⑤通过拉分路进行判别时,应先拉信号和照明部分后拉操作、保护部分;先拉室外部分的设备,后拉室内部分的设备.在切断各专用直流回路时,切断时间不得超过3秒,不论回路接地与否均应合上.⑥在判断是否为交流串入直流系统时,可通过万用表交流电压档测量直流正母线对地电压和直流负母线对地电压,若测得值为60V或100V,为电压互感器二次回路串入直流系统,若测得值为220V,则是普通交流串入直流系统.

3 经验总结及防范措施

在设计方面,将重要负荷的直流系统和其他输煤、脱硫、化学等辅助设备的直流系统分开管理,以提高重要负荷的可靠性.在开关柜内设备安装布局上,要注意将直流回路的继电器和交流继电器、接触器等设备保持安全距离,以免发生交流继电器烧毁时,连带烧毁直流电缆部位,造成交流串入直流,同时,也可以有效的避免交流接触器、继电器等在动作时产生的电弧,造成交流电串入直流电源.在检修时,针对程控柜内端子排线更换清晰的线号管,在线号管上标注清楚直流电源的出处,并在端子排上与交流控制线做了有效隔离.加强现场电气设备的管理,在距离地沟附近的电气设备加强监视或通风.在机组排水或疏水时,产生大量的湿气、潮气,运行人员需加强对附近配电室的通风,保持设备的干燥.加强对外围直流系统的日常维护工作,特别是雨季来临之前,做全面梳理,消除接地隐患.检修人员在日常的维护过程中,定期将端子排的浮灰、粉尘和端子排的发热情况进行检查,若发现电缆破损及时更换或包扎好,工作完成后,清理好工作现场,检查作业工器具,以防将小部件作业工具遗漏在作业现场,保持生产现场的清洁.对一些重要的设备开关的非电量跳闸回路增加大功率启动继电器,以提高回路抗干扰能力.针对MCC开关柜内的合闸回路加装交流隔离装置防止交流电的串入或对现场的MCC屏柜存在的ZJ控制回路进行优化,取消中间ZJ继电器,控制回路采取交流控制,二次原理图如图2.在定期巡视的过程中,运行人员应继续加强对于各配电室、配电段、电缆层、电缆竖井的巡视,发现异常及时采取有效措施,防患于未然.