廈門嵩嶼電廠一期工程安裝2臺300 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，采用發(fā)電機(jī)--變壓器單元接線方式，主變高壓側(cè)220 kV開關(guān)為SF6開關(guān)全封閉組合電器(GIS)，由法國阿爾斯通公司生產(chǎn)。發(fā)電機(jī)--變壓器組保護(hù)采用南京自動化設(shè)備廠生產(chǎn)的集成電路保護(hù)。發(fā)電機(jī)組熱工數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)，由美國西屋公司生產(chǎn)，主要承擔(dān)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制和負(fù)荷控制，并具有主汽壓力保護(hù)、部分甩負(fù)荷保護(hù)、超速保護(hù)(OPC)和閥門管理等功能。

1 故障經(jīng)過及原因分析

1.1 故障經(jīng)過

嵩嶼電廠1號機(jī)組發(fā)電試運行階段，當(dāng)天天氣晴，1號機(jī)組負(fù)荷180 MW、各盤表指示正常，突然發(fā)生1號發(fā)變組出口開關(guān)、勵磁開關(guān)及廠高變開關(guān)運行中跳閘、機(jī)組停機(jī)。

運行人員對發(fā)電機(jī)、變壓器、220 kV出口開關(guān)、發(fā)變組保護(hù)裝置以及汽機(jī)、鍋爐就地進(jìn)行檢查，無異常。故障前，機(jī)、爐輔機(jī)均未進(jìn)行啟停操作，1號機(jī)組CRT盤、BTG盤均未進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。檢查中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組跳機(jī)期間繼電保護(hù)調(diào)試人員正在集控直流配電室進(jìn)行直流電源接地故障查找，采用分支路排查法瞬間斷開發(fā)變組保護(hù)110 V直流操作電源。

查SOE事故追憶記錄，首出為"程序逆功率"保護(hù)動作。

1.2 故障原因分析

根據(jù)程序逆功率保護(hù)原理，保護(hù)動作的前提條件是汽輪機(jī)主汽門在全關(guān)位置，其行程開關(guān)的輔助接點閉合。從熱工保護(hù)邏輯圖分析，只有汽輪機(jī)、鍋爐故障熱工保護(hù)動作，才會直接作用先關(guān)汽輪機(jī)主汽門后跳發(fā)變組出口開關(guān)。

現(xiàn)場檢查情況表明，跳機(jī)前汽機(jī)、鍋爐熱工保護(hù)未出現(xiàn)異常或保護(hù)動作，因此認(rèn)為機(jī)組跳閘原因與查找110 V直流系統(tǒng)電源接地故障很可能存在著某種聯(lián)系。

對汽輪發(fā)電機(jī)組DEH數(shù)字式電液控制系統(tǒng)邏輯圖進(jìn)行分析可知，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)重動繼電器失去電源，接點返回時，DEH裝置采集到的開關(guān)狀態(tài)是發(fā)變組出口開關(guān)跳閘、機(jī)組全部甩負(fù)荷信號，其開關(guān)重動繼電器的接點返回，直接啟動OPC超速保護(hù)，立即作用于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，關(guān)閉高壓調(diào)門、中壓調(diào)門，以保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全。

當(dāng)汽輪機(jī)高壓調(diào)門、中壓調(diào)門關(guān)閉后，汽輪機(jī)進(jìn)汽量幾乎等于0。由于發(fā)電機(jī)--變壓器組出口開關(guān)在合閘狀態(tài)，此時發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱訖C(jī)狀態(tài)運行，汽輪發(fā)電機(jī)組向系統(tǒng)吸取有功功率，逆功率測量元件啟動。但此時主汽門未關(guān)閉，主汽門輔助接點未閉合，時間元件無法起動。檢查發(fā)現(xiàn)由于調(diào)試不當(dāng)，主汽門輔助接點與主汽門開度行程實際位置不對應(yīng)，其接點在閉合狀態(tài)。故此程序逆功率保護(hù)滿足動作條件，保護(hù)動作于發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)、勵磁開關(guān)、廠高變6 kV出口開關(guān)跳閘、停汽機(jī)、鍋爐。

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之所以出現(xiàn)上述現(xiàn)象，與電氣設(shè)計人員不熟悉該進(jìn)口產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及開關(guān)的輔助接點布置有關(guān)。圖1示出控制回路連接于電液控制系統(tǒng)DEH裝置的發(fā)變組出口開關(guān)輔助接點。雖然啟動回路二次接線與DEH裝置連接回路每相都采用A、B、C三對接點串接，并采取"三選二"邏輯判斷，以提高開關(guān)輔助接點的可靠性，但由于設(shè)計上的失誤，開關(guān)輔助接點取自開關(guān)重動繼電器接點。在進(jìn)行設(shè)備異常處理、瞬間拉合直流操作電源時，必然導(dǎo)致重動繼電器失去電源，繼電器失磁接點返回，輸出發(fā)變組出口開關(guān)跳閘信號。設(shè)計上的失誤是造成機(jī)組誤跳的主要原因。

其次，施工安裝工藝粗糙、工程質(zhì)量監(jiān)督不到位，導(dǎo)致汽輪機(jī)主汽門輔助接點狀態(tài)不可靠，是造成機(jī)組跳閘的重要原因。

2 防范措施

(1) 改變原連接電液控制系統(tǒng)(DEH)裝置的發(fā)變組出口開關(guān)輔助接點取自重動繼電器的接線方式，直接采用發(fā)變組出口開關(guān)的輔助接點。從出口開關(guān)輔助接點中調(diào)整9對接點連接于DEH裝置(圖2)，以消除設(shè)計上存在的不安全隱患。

(2) 加強(qiáng)對設(shè)備安裝質(zhì)量的驗收，對開關(guān)操作箱的二次接線、接點以及電氣設(shè)備有關(guān)的輔助元件、電氣回路與機(jī)、爐、輔機(jī)熱工保護(hù)接口進(jìn)行全面檢查、核對，確保電氣設(shè)備、保護(hù)裝置運行正常。

(3) 為預(yù)防意外故障的發(fā)生，在運行設(shè)備進(jìn)行直流接地故障查找時，應(yīng)采取必要的安全防范措施，如短時退出相關(guān)保護(hù)的出口壓板等。