大型调相机润滑油系统跳机潜在原因及预防措施

赵永强 宫珺琦

（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150000）

为了保障大型调相机的持续运行，需要润滑油系统提供不间断的油源，在主轴与轴承之间形成足够的油膜，油膜可以带走轴承运行过程中产生的热量，并且可避免大型调相机轴承与主轴直接接触发生干摩擦引发烧瓦等一系列问题。另外，大型调相机润滑油系统运行过程中如果出现跳机问题，会给大型调相机正常运行造成很大影响。因此，相关部门要分析润滑油系统跳机潜在原因，并制定针对性地预防措施，保障大型调相机始终处于正常运行状态。

1 大型调相机润滑油系统跳机潜在原因

1.1 调相机润滑油系统配置

调相机润滑油系统主要用于润滑和冷却主轴，润滑油泵作为核心设备，为调相机润滑油系统循环回路提供动力。调相机润滑油系统主要包括：交流润滑油泵和直流润滑油泵，工作过程中交流润滑油泵始终处于运行状态，调相机润滑系统都会设置一台备用交流润滑油泵，并设置直流润滑油泵为润滑系统的事故油泵。润滑油系统运行过程中，只有一台交流润滑油泵处于工作状态，一般两台交流润滑油泵处于交替运行状态，可以定时进行切换，当主油泵出现故障问题时，DCS系统自动启动备用交流油泵，当两台交流油泵均故障时，就地硬联锁启动事故直流油泵。润滑油系统运行期间，通过母管压力值大小判断供油是否正常，当压力低于备用油泵启动联锁压力开关设定值时，备用交流泵会自动启动，当压力继续下降低于直流油泵启动联锁压力开关设定值时，事故直流油泵会自动启动，当压力低于跳机保护压力开关设定值的时候，调相机跳机开始惰走。这个过程中润滑油母管压力开关会自动上传信号，DCS系统、就地硬联锁根据信号判断开启备用泵逻辑。

1.2 调相机润滑油系统跳机潜在原因

调相机润滑油系统供油压力过低时，供油母管三冗余跳机保护压力开关发出跳机信号。润滑油系统设置有2 台交流润滑油泵和1 台事故直流油泵，运行可靠性非常高，但是当交流润滑油泵自身故障或交流油泵电机电源异常时，就地硬联锁切换事故直流备用油泵过程中，直流备用油泵启动到额定运行工况需要一定时间2s 左右，虽然时间很短但是仍有可能导致供油母管压力过低，供油出现间断，压力开关发出跳机信号。比如换流站交流电源异常失电，交流润滑油泵停运快速失压，母管压力低于直流油泵启动联锁压力开关设定值时，就地硬联锁启动直流备用油泵，直流油泵还未达到额定工作状态过程中，可能会触发DCS非电量保护动作跳机，即调相机润滑油供油口会出现短暂压力降低的情况，跳机保护压力开关发出跳机信号，DCS 系统经“三取二”逻辑判断后发出调相机热工主保护紧急停机指令，调相机断路器跳闸。

2 大型调相机润滑油系统预防跳机措施

调相机并网运行过程中，交流油泵跳闸之后，润滑供油口的油压会出现短暂下降情况，导致调相机出现保护动作，这一时间非常短，而直事故流备用泵启动后需要一定时间才能发挥自身作用，导致调相机内部压力无法及时调整，这一情况是跳机问题出现的根本原因，针对这一原因制定预防措施，以下为三种优化方案并对其可行性进行了阐述。

2.1 在DCS程序中设置保护延时、降低跳闸保护动作值

通过在DCS 程序中设置保护延时、降低跳闸保护动作值，虽然，能够有效地满足缩短事故直流备用泵启动时间的要求，但是这一方案会增加调相机转子和附属设备的损耗，增加调相机出现安全事故的概率，严重的情况下还会缩短调相机的使用寿命，并不可取。

2.2 增加油泵电机之间电气回路硬联锁启动电流

增加油泵电机之间电气回路硬连锁启动电流，能够缩短事故直流备用泵的启动时间，但是此种方式电机启动电流非常大，对电气元件要求高，造价成本也相对高一些。

2.3 润滑油系统增加蓄能器

润滑油系统增加蓄能器作为辅助动力源，在润滑油泵切换时保证切换过程的应急供油，蓄能器供油时间大于6S，满足事故直流备用油泵启动至额定工况所需时间。相较于前两种方案而言，这种方案实现较为容易，并且不会对调相机性能造成影响，是目前最佳方案。

3 大型调相机润滑油系统增加蓄能器优化措施验证

模拟换流站交流电源异常失电情况，采用手动切断电源方式，交流油泵电机断电之后，油泵油压会快速下降，就地硬联锁启动的事故直流备用油泵油压逐渐上升，此过程中供油母管压力可能会低于跳机保护压力开关设定值，达到跳机标准。若润滑油系统配置蓄能器，此过程中蓄能器可作为辅助动力源开始工作，为系统提供短暂油源，确保事故直流备用油泵启动到额定工况过程中，供油压力始终高于跳机保护规定值不会出现跳机的情况。事故直流备用油泵达到额定工况后，蓄能器停止供油，同时供油母管为蓄能器充油蓄能，再次作为备用。经过试验，已验证调相机系统增加蓄能器可保证事故直流油泵启动过程中不会引发跳机。

4 案例分析

4.1 事故简介

某交换站开展转移35 kV 变电所负荷操作时，可以手动拉开320 开关，这个过程中10KV备用变压器始终处于正常运行状态，Ⅱ母、Ⅲ母运行、联络等操作并不会受到影响。另外，该交换站调相机开展热工主保护动作期间，要将调相机紧急调停，要求调相机母联500KV断路器处于分闸状态，需要做好机电保护器装置事件记录工作，事故发生之前，主调相机处于检修状态，备用调相机正常运行，备用调相机的务工功率为13 Mvar，期间交流润滑油泵正常运行，直流润滑油泵和被引用交流润滑油泵处于备用状态，润滑油母管的压力始终保持在0.44 MPa。

4.2 事故原因分析

分析某交换站交流润滑油泵供电配置时，发现执行转移35 kV变电所负荷倒闸操作时，工作人员手动拉开了320 断路器，期间10 kV备用自投功能操作完全正确，交换站自动拉开120 断路器，132断路器自动闭合，10 kV母线出现电压短时间内降低状况，致使交换站调相机系统和42B干式变出现母线电压降低情况，调相机交流润滑油泵的电机出现严重失压情况，致使电机完全停止运行，详细检查现场之后，可知，交换站润滑油系统的各个出口、油门处于闭合状态，滤油器没有明显的漏油点，可以判断事故出现的原因与交流站用电倒闸有关，倒闸操作使得润滑油泵出现停运情况，润滑油系统出现全面失压问题，DCS出现跳机动作，跳机类型为非电量保护跳机。综合调查结果，可知交流站调相机出现保护动作原因与润滑油泵失电有关，备用泵启动超过规定标准，润滑油压达到动作值，致使设备出现跳闸动作。

4.3 改进措施

通过对跳机现象成因的分析可知，调相机并网运行期间，运行泵跳闸后，其润滑供油口处的压力会迅速降到跳闸保护范围内；备用油泵的联动开启后，其构建压力的时间也具有过长的现象。因此，以上两者之间的衔接具有质量不高的现象，导致跳机现象发生。针对此现象，本文对做出如下改进建议：（1）为了改善润滑油供油口处的压力快速下降现象，可以采用增加蓄能设备的措施，借此延长油压下降时间。（2）在设置DCS呈程序时，应根据实际情况适当时对系统设备进行保护，也可以词语降低跳闸保护值的方法。（3）采用增加联锁设备的方式，使备用泵的启动时间缩短。改善分析：对于增加蓄能设备的改进措施而言，这对于系统改造加大，会增加成本投入，对此，有关改进人员应结合实际情况具体分析；对于改进DCS系统而言，具有方便性、实用性，但这种方案应综合分析，避免造成其它运行程序的营销；增加联锁设备具有容易实现的特点，且对系统设备的影响较小，综合而言，这种改善方式最佳。

5 结论

大型调相机运行过程中，转子始终保持高速运转状态，为了保障调相机工作的稳定性，要不断完善润滑油系统，根据设备实际运行情况调整相关参数，保障调相机润滑油母管供油压力、流量始终在规定值范围内，避免调相机发生跳机事件。调相机润滑油系统增加蓄能器作为辅助动力源，可有效避免油泵切换过程中引发跳机事件，提高调相机运行的安全性。