一起灭磁电阻柜烧毁事故的分析

国网新疆电力公司电力科学研究院的研究人员李开鑫、翟保豫、冯斌,在2018年第2期《电气技术》杂志上撰文,结合一例一起灭磁电阻柜烧毁的事故,分析了灭磁开关突然跳闸、灭磁电阻柜烧毁和发电机保护拒动的原因,探讨了跨接器电源消失信号上传到DCS的重要性,对类似事件提出了防范措施,为其他电厂避免发生类似事件具有借鉴意义。

某火电厂装机容量为2×660MW。每台发电机以发电机—变压器组单元接线方式接入500kV系统。500kV系统采用一个半断路器接线方式。发电机励磁装置为南瑞电控集团生产的NES6100系列型号的励磁系统,其励磁方式为机端自并励、静态可控硅整流励磁方式,励磁电源由发电机机端经励磁变取得,经可控硅整流后提供发电机励磁电流。

整个励磁系统分四个组成部分:励磁变压器、励磁调节柜、可控硅功率柜、起励及灭磁设备。发电机额定功率PN=660MW、额定电压UN=22kV、额定电流IN=19245A、额定励磁电压Ufd=475V、额定励磁电流Ifd=4906A。

1 灭磁开关和跨接器简介

跨接器是灭磁回路重要的组成部分,NES6100系列型号的励磁系统跨接器由机械跨接器和电子跨接器组成。电子跨接器和机械跨接器并联后和线性灭磁电阻串联,最后跨接在发电机转子绕组两端。其中电子跨接器由跨接器控制模块和可控硅组成,如图1所示。

图1  灭磁开关和跨接器示意图

灭磁开关跳闸有两种情况:接收到跳闸指令;流过灭磁开关的励磁电流超过其线圈脱口整定值。如图1所示,正常停机或事故跳闸时灭磁开关接收到跳闸指令,立即跳开,其常闭接点闭合,机械跨接器合闸回路接通,机械跨接器合闸,同时电子跨接器控制模块接收到灭磁开关跳闸信息,立刻通过跨接器控制模块给可控硅发导通指令,电子跨接器导通,将灭磁电阻接入发电机转子回路,依靠灭磁电阻消耗转子能量。

正常运行或起机时灭磁开关接收到合闸指令,立马合闸,其常开接点闭合,机械跨接器跳闸回路接通,机械跨接器跳闸,同时电子跨接器控制模块接收到灭磁开关合闸信息,立刻停止给可控硅发导通指令,可控硅闭合,脱开灭磁电阻,投入发电机转子。

故障过程

2016年3月16日7点左右,#2机组并网成功。机组运行参数如下:发电机有功功率P=183MW,发电机无功功率Q=98MVar,励磁电压Ufd=268.662V,机端电压U=22kV。不久后,运行人员发现DCS画面报“灭磁开关”跳闸,但主变高压侧断路器5031、5032开关未跳闸,监控画面也没有任何保护动作信息。

运行人员立即到#2机组保护小室和励磁小室检查,发现保护小室内各保护屏无任何保护动作信息,但励磁小室内灭磁电阻柜有明显烧着现象,并伴随着隆隆黑烟。现场人员立即报告集控室,集控室运行人员立刻手动停机。

待火势扑灭后发现灭磁电阻柜内电阻、相关连接电缆及柜门有明显烧灼痕迹,柜内其它设备都有不同程度的变形及烧损迹象,如图2所示。

图2  现场烧损情况

事故分析

3.1 灭磁电阻烧毁分析

对励磁系统各个盘柜进行检查,发现励磁调节器AVR柜内Q1空开未投入,经核查此空开为跨接器控制电源空开。

此时由于Q1未闭合,机械跨接器操作回路电源消失,所以机械跨接器将无法因灭磁开关的闭合而跳开,即跨接器在跨接状态。这一点从随后调取DCS曲线和历史记录也可以发现,灭磁开关分合闸前后跨接器一直在合位,并且后台显示并网前后一直有“跨接器电源消失”信号发出,只是运行监盘人员没有注意到此信号。

由于该励磁系统跨接器连接的的灭磁电阻为线性电阻,当跨接器导通后,相当于励磁电压直接施加在线性灭磁电阻上。由于灭磁电阻阻值较小,长时间通过的大电流将其烧毁。

3.2 灭磁开关脱扣分析

查看设备参数:励磁变高压侧CT变比为300/5;励磁变变比22/1;根据励磁系统技术参数可得出,灭磁开关的脱扣电流为18000A。调取机组录波图如下图3所示,励磁变高压侧电流最大可达到13A。

图3  转子电压和励磁变高压侧电流

根据图3,可以看出励磁变高压侧励磁电流最大为13A。折算到直流侧的励磁电流为:I=13×(300/5)×(22/1)/0.816=21029A  (1)

由式(1)可知,此时的励磁电流超过了灭磁开关的脱扣电流18000A,造成灭磁开关跳闸。

3.3 灭磁开关分闸后励磁持续运行原因分析

经现场检查和实际模拟,由于励磁调节柜AVR端子排处灭磁开关跳闸接点二次回路配线松动,当时没有及时把灭磁开关跳闸信息送入到励磁调节柜AVR,造成灭磁开关跳闸而励磁调节器AVR没有任何外部开入信号,而此时主变高压侧断路器5031、5032在合闸状态,所以励磁调节器AVR判断为负载态,继续运行。

3.4 失磁保护拒动分析

由前面可知,灭磁开关跳开后,AVR继续运行,此时机组参数为:转子电压Ufd=211.385V,机端电压U=20kV(二次值52.4V),机端电流I=6300A(二次值3.1A),发电机有功功率P=169MW,无功功率Q=-132MVar。

从灭磁开关跳闸前后可以看出,励磁电压变化不大,因此查看转子电压接线,如图4所示。现场转子电压(励磁电压)取自灭磁开关上口整流侧ZZ:1、ZZ:3端子。虽然此时灭磁开关跳开了,但是由于AVR和励磁变压器继续运行,所以直流铜排仍然会有整流电压输出,致使励磁电压前后变化不大。

图4  励磁电压接线

而发电机失磁保护采用的是异步阻抗圆判据、定子低电压判据和转子低电压判据。其中异步圆定值Xa=-0.9Ω,Xb=-29.48Ω;转子低电压定值Ufd=119V,机端低电压定值U=19kV。

根据机端电压U=52.4V,机端电流I=3.1A可以计算出机端阻抗为52.4V/2.1A=16.9欧姆。根据发电机有功功率P=169MW,发电机无功功率Q=-132MVar可以计算出当时阻抗角为actg(-132/169)=-38度,也就是此时机端计算阻抗为16.9Ω∠322º,即机端阻抗已落于第四象限。

又根据异步圆定值Xa=-0.9Ω,Xb=-29.48Ω,计算出在322度上阻抗圆的两个边界点为1.546欧姆和17.157欧姆。机端阻抗16.9欧姆落在失磁阻抗圆内,即此时异步阻抗圆判据开放。

根据机端电压和转子电压数值,很显然可以看出,定子电压和转子电压未达到失磁保护低电压定值,所以失磁保护没有动作。

假若励磁电压取ZZ:1、ZZ:2端子,那么在灭磁开关FMK跳开后,励磁电压就会趋于零,失磁保护就会动作。

4 事故结论

1)跨接器电源未投入,且运行人员监盘不仔细,致使DCS长期报“跨接器电源

消失”无人处理。

2)灭磁开关位置信号配线松动,致使灭磁开关跳闸信息无法及时送入到励磁调节柜AVR。

3)由于励磁电压接线位置不合理,造成灭磁开关跳开后,在励磁变和AVR均正常工作的前期下,励磁电压下降不多,造成失磁保护未动作。

5 整改措施

1)完善工作票和操作票内容。并网启机前,应根据工作票和操作票内容,逐项检查,逐一核对,确保一切条件满足要求。

2)加强运行人员培训,对于盘柜消失的信号,应及时汇报,并采取相应的措施,切实做好监盘工作。

3)完善跨接器控制电源开关及重要设备的标识,给运行操作人员以提示和警告。

4)加强二次回路功能的理解,如正确的励磁电压接线应该取至ZZ:1、ZZ:2端子,而不是ZZ:1、ZZ:3端子。

5)对于重要的二次回路,要充分利用定检机会,核查二次回的正确性,确保不会发生保护拒动或误动事件。

(0)

相关推荐

  • 发电机励磁系统学习

    前言部分 中学物理学告诉我们:导体在磁场中运动.并切割磁场的磁力线时,导体中将会产生电流-- 这就是最基本的发电机原理. 这说明,要发电必须同时满足两个条件: 1.) 要有产生磁力线的磁场: 2.) ...

  • 为什么发电机励磁绕组要进行灭磁?

    发电机运行时,转子励磁绕组通过直流电,产生磁场.当发电机事故停机时,转子上的磁场并不能立即消失,残余磁场会产生反电势,维持转子磁场一段时间,从而使得发电机产生威胁发电机绝缘的过电压.因此需要合上灭磁开 ...

  • 柴油发电机——XFK-13型控制箱原理

    XFK-13型控制箱XFK-18 型控制箱为一体化柴油发电机组配套设计,它装在柴油机的尾部,同步发电机的上端.箱内设置的有AVR晶闸管自动电压调节器,使发电机的输出电压保持在380~400<±2 ...

  • 2012年以来18起硫化氢中毒事故案例分析

    近年来,硫化氢中毒事故屡见不鲜.据不完全统计,自2012年以来,化工行业发生的较大及以上事故中,中毒事故共33起,其中因硫化氢造成的中毒事故18起,占48.6%,共导致了62人死亡.中国化学品安全协会 ...

  • 典型事故案例分析巡讲课件(公开稿) PPT丨可下载

    典型事故案例分析巡讲课件(公开稿) PPT丨可下载

  • 台湾省513大停电事故原因分析

    台湾省5月13日的误操作跳机事故损失220万千瓦发电出力,备用有330万千瓦,照理机组一次调频+备用应该能保证频率稳定,实际是低频减载动作切除了300多万负荷,说明台湾省机组一次调频性能未能发挥应有的 ...

  • 一起油田电网故障处理时同期并网事故的分析

    中国电工技术学会活动专区 CES Conference 塔河油田电网因一条输电线路故障跳闸变成孤网,通过另一条输电线路进行同期并网操作时,发生了非同期并网,导致事故扩大化,造成油田大面积停电.表面上看 ...

  • 现场 |主变端子烧毁异常事件分析

    事情经过 2015年7月8日上午11:00,xx站运行人员进行端子箱巡视检查,打开#1主变C相本体端子箱后,发现端子箱内的CT回路端子有严重烧伤情况,CT回路烧伤处有持续放电声.立即汇报站长.变电管理 ...

  • 新电极焙烧时爆炸事故原因分析

    案例分析:2005年12月,宁夏某电石厂新建两台电石炉,于12月上旬安装完毕,12月20日开始焙烧1#炉电极,前两天电极焙烧正常,22日电极端头已基本形成固化物,电极底部铁板消耗完毕,23日中午,在焙 ...

  • 起重机械事故案例分析(125页)

    起重机械事故案例分析(125页)

  • “长赐”轮搁浅横堵苏伊士运河的事故大致分析

    作为职业船长,作者曾经服务于中欧集装箱班轮航线,驾驭海事部门定义的超大集装箱船舶来回通过苏伊士运河几十次.撰此文仅仅是用船长的知识给从来没有驾船通过苏伊士运河的社会民众说一点过河科普. 作者在苏伊士运 ...

  • “长赐”轮搁浅苏伊士运河的事故大致分析

    作者在苏伊士运河大苦湖中抛锚编队中 作为职业船长,作者曾经服务于中欧集装箱班轮航线,驾驭海事部门定义的超大集装箱船舶来回通过苏伊士运河几十次.撰此文仅仅是用船长的知识给从来没有驾船通过苏伊士运河的社会 ...