電網(wǎng)電壓波動對熱控設備的影響分析

1、電網(wǎng)電壓波動對熱控設備的影響分析一、南京華潤熱電有限公司#4機組跳機原因分析報告1. 問題描述2014年5月15日21時28分，南京華潤熱電有限公司#4機組跳閘。2. 系統(tǒng)概述南京華潤熱電有限公司#4機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，型號為SG-1036/17.5-M871，配五套正壓直吹式制粉系統(tǒng)，汽輪機為上海汽輪機廠生產(chǎn)的亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機，型號為N30016.67/538/538，機組額定負荷為330MW。南京華潤熱電有限公司#4機組控制采用ABB公司的INFI90分散控制系統(tǒng)，設計包含DAS、FSSS、MCS、SCS系統(tǒng)

2、。汽機控制系統(tǒng)采用上海汽輪機廠生產(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28分， #4號機組負荷285MW，調(diào)門順序閥方式，汽輪機跳閘，鍋爐MFT保護動作。汽機高、中壓主汽門全關，鍋爐磨煤機、給煤機、一次風機全停，光字牌發(fā)“#4發(fā)電機組熱工保護動作”信號。運行人員發(fā)現(xiàn)發(fā)變組出口主開關未分閘，手動拉開發(fā)變組出口2Y14開關及#4機組勵磁開關。檢查鍋爐FSSS保護MFT首出原因為“汽機主汽門關閉”，汽機ETS保護無首出原因，發(fā)變組保護發(fā)出“外部重動作”信號。4. 檢查情況及分析通過對SOE、開關量事件歷史記錄、模

3、擬量歷史記錄曲線以及控制系統(tǒng)組態(tài)、硬件設計圖紙的檢查，分析機組跳機的原因。4.1 事件動作順序結合SOE及開關量事件歷史記錄（見附件1），機組跳閘過程如下：21:28:06:423426：A、B、C、D、E給煤機跳閘信號發(fā)出21:28:07:038： 三只AST油壓低信號均發(fā)出，表示安全油壓已泄。21:28:07:039： 汽機已跳閘信號發(fā)出21:28:07:040： 再熱主汽門開狀態(tài)消失，表示再熱主汽門已開始關閉。21:28:07:169： 左右高壓主汽門已關閉21:28:07:187： 汽機跳閘首跳MFT信號發(fā)出21:28:07:189： MFT發(fā)生21:28:53:535： 發(fā)變組油開關

4、跳閘根據(jù)上述動作順序，結合機組跳閘首出原因，機組跳閘次序為：因系統(tǒng)故障致380V廠用母線電壓下跌，首先觸發(fā)全部給煤機跳閘信號(SOE)，但未觸發(fā)MFT，600毫秒后汽機安全油壓泄去，高低壓主汽門全關，觸發(fā)汽機跳閘并發(fā)信號至FSSS系統(tǒng)，鍋爐MFT動作，并發(fā)信給發(fā)變組保護，但發(fā)變組保護未動作，46秒后運行人員手動分發(fā)變組出口2Y14開關及勵磁開關，機組跳閘。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，220kV送出線路電壓、380V低壓廠用電母線電壓（給煤機電源）、保安段母線電壓（AST電磁閥電源）的波動情況。(1). 220kV送出線路電壓（見附件2）故障發(fā)生前，系

5、統(tǒng)電壓為232kV，故障發(fā)生時，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)時間約2.5秒。(2). 380V低壓廠用電母線電壓（見附件3/4）故障發(fā)生時，低壓廠用電母線IVA段電壓由380V跌至349V，下降了31V，持續(xù)時間約1秒，IVB段電壓由380V跌至326V，下降了54V，持續(xù)時間約2秒。(3). 保安段母線電壓（見附件5/6）故障發(fā)生時，保安段母線4A段電壓由380V跌至325V，下降了55V，持續(xù)時間約3秒，4B段電壓由380V跌至344V，下降了36V，持續(xù)時間約1.2秒。4.3 給煤機全停

6、未觸發(fā)全燃料中斷MFT原因分析21:28:06，全部給煤機首先觸發(fā)跳閘信號，根據(jù)FSSS保護邏輯，應立即觸發(fā)“全燃料中斷”MFT，但MFT首出原因及事件歷史記錄為“汽機跳閘”觸發(fā)MFT，而不是“全燃料中斷”。經(jīng)檢查，給煤機A-E發(fā)跳閘信號至DCS中的SOE系統(tǒng)用于故障記錄，不參與控制邏輯判斷。該信號為給煤機PS電源板上的K1繼電器動作導致，給煤機PS電源板上共有8只小繼電器為：K1：故障停機信號K2：電動機反轉信號K3：遙控信號K4：容積式信號K5：給煤信號K6：給煤機運行信號K7：報警信號K8：累積量信號此8個信號為給煤機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、畫面顯示用，而用于MFT保護跳閘信號時編號為1ZJ繼電器動作所致（給煤機說明書及相關圖紙查閱）。由此可判斷21:28:06時的給煤機跳閘信號可能是由于控制電源電壓波動導致中間繼電器線圈失磁而誤發(fā)的信號，實際給煤機并未停運，且給煤機變頻器也因電壓波動導致出力下降經(jīng)網(wǎng)絡通訊后進入MFT控制器，網(wǎng)絡通訊的延時時間具有不確定性。而“汽機跳閘”采用硬接線的方式直接進入MFT控制器，最終“汽機跳閘”最先觸發(fā)鍋爐MFT。4.4 給煤機跳閘原因分析給煤機變頻器控制回路電源115VAC，由給煤機動力回路AC相經(jīng)降壓變提供。未采用直流電源或UPS電源，電源回路中亦無穩(wěn)壓裝置。當?shù)蛪簭S用母線電壓突降時，控制電源電壓

8、波動經(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，給煤機運行信號消失，誤發(fā) “給煤機跳閘”信號。根據(jù)事件歷史記錄，事故發(fā)生時給煤機可能并未實際跳閘，原因有兩方面：1) 21:28:06:423，給煤機跳閘SOE1216信號發(fā)出，557毫秒后，信號又恢復，如果給煤機實際跳閘，該信號是無法恢復的。2) 21:28:07:208，鍋爐MFT已動作后，給煤機跳閘SOE1216信號再次發(fā)出：給煤機實際已跳閘；參與保護給煤機跳閘信號（04M29ANT04M29ENT）由繼電器1ZJ同時發(fā)出，而先前的SOE1216信號發(fā)出時，未得到該信號的證實。由此可判斷21:28:06時

9、所發(fā)“給煤機跳閘信號”可能是由于控制電源電壓波動導致中間繼電器線圈失磁而誤發(fā)的信號，實際給煤機并未停運；而21:28:07:208所發(fā)“給煤機跳閘信號”，實際給煤機已停運。4.5 汽機跳閘原因分析汽機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，電源回路中無穩(wěn)壓裝置。事故發(fā)生時，廠用保安段為主電源。當廠用保安段母線電壓突降時，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，汽機失去安全油壓跳機。5. 存在問題此次事故暴露出熱控專業(yè)存在以下幾個問題：1) 給煤機全停MFT保護設置問題根據(jù)保護信號與其它

10、系統(tǒng)共用時，該信號應先進入保護控制器的原則，用于保護的給煤機運行信號04M29AS04M29ES應優(yōu)先進入MFT控制器，不應通過網(wǎng)絡通訊的方式傳入保護系統(tǒng)。2) 給煤機控制電源及AST電磁閥電源問題本次事件中暴露出的給煤機控制電源及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等級的系統(tǒng)電源，各控制系統(tǒng)均采用降壓變壓器簡單處理后供設備使用，由于此類變壓器的負載較小，當初級線圈電壓突變時，次級線圈電壓經(jīng)感性微分作用放大，瞬時變化量遠遠大于初級電壓的變化量，導致負載中的電磁閥及繼電器瞬時失磁，造成汽機或鍋爐保護動作。6. 結論1) 本次跳機原因是由于電壓波動致AS

11、T電磁閥失磁，汽機失去安全油壓，高低壓主汽門全關，觸發(fā)汽機跳閘并發(fā)信號至FSSS系統(tǒng)，造成鍋爐MFT動作。2) 此次跳機過程中系統(tǒng)電壓波動是誘因，使用變壓器簡單降壓處理的110VAC電源是本次事故中另一關鍵因素。7. 改進工作與措施1） 給煤機控制電源改進 （附件7/8）（電氣專業(yè)已完成）。2） 給煤機動力電源改進（電氣專業(yè)進行中）。3） 通過機組檢修機會，將AST電磁閥供電電源改進為：AST1和AST3為一路供電；AST2和AST4為一路供電。4） 通過檢修機會，對重要的保護信號及量值進行核對糾正，確保保護優(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段母線電壓波動曲線附件5/6：保安段A、B段母線電壓波動曲線附件7/8二、大唐南京發(fā)電廠#2機組5月15日異常分析報告1、跳機前運行方式2014年5月15日21：27，#2機組負荷535MW,AGC投入。2、異?，F(xiàn)象與處理過程2014年5月15日21時28分，#2機組零功率切機保護動作出口跳開#2號發(fā)變組開關，機組解列，廠用電快切成功。運行人員立即按照規(guī)程規(guī)定進行安全停機操作，熱控和電氣人員隨后檢查相應保護動作情況。查詢歷史記錄和曲線，#2機組零功率切機保護動作時機組電氣量滿足保護動作判據(jù)，裝置動作出口正確。事件過程如下：DCS側21時28分4秒，#2機組發(fā)電機功率跳變,同時鍋爐PC段電壓下降，煤量開始迅速下降；DEH側21時28分05.2秒汽輪機轉速開始出現(xiàn)大幅度晃動，21時28分08.4秒發(fā)電機功率出現(xiàn)跳變；零功率切機保護裝置錄波顯示：21時28分6.14秒#1機組零功率切機保護啟動。DCS側SOE記錄21時28分08.79秒鍋爐MFT動作首因為失去所有燃料，21時28分08.819秒發(fā)變組高壓側斷路器分閘，21時28分08.846秒汽輪機跳閘，之后#1、2機組所有一次風機和磨煤機跳閘。（詳細動作過程見附圖）檢查機組無異常情況，經(jīng)調(diào)度同意，#2機組于2014年5月16日8時12分并網(wǎng)，