机组无保护动作跳机的原因分析及处理

巩芳杰

(广东省连州粤连电厂有限公司连州发电厂，广东 连州 513435)

1 故障现象

(1)2009－01－14 T 15:45，某电厂#4机组在正常运行中跳闸。现象如下:15:45，集控室事故喇叭、警铃响，#4汽轮机跳闸，机组负荷为0，#4汽轮机转速升至3 069 r/min后下降;同时，BTG盘发出“直流系统故障”、“断路器事故跳闸报警”、“灭磁开关联跳”、“热工跳闸”光字牌，#4发电机变压器组出口开关2204、#4发电机灭磁开关4FMK、厂用工作电源开关671，681跳闸，#4发电机变压器组有功、无功为0，#0高压备用变压器高压侧开关2208、#4机组厂用备用电源开关670，680自动投入。

(2)2010－01－26 T 08:35，#4机组在正常运行中跳闸。现象如下:08:35，接班人员定期试验#4机组直流照明，合上直流照明电源，检查直流照明灯正常后切换至交流电源。同时，电气当班监盘主值发现二期集控室事故照明灯亮10 s左右，集控室事故照明灯灭，BTG事故喇叭、警铃响，#4机组BTG盘发出“直流系统故障”、“断流器事故跳闸”、“热工跳闸”、“灭磁开关跳闸”光字牌;#4发电机变压器组出口开关2204、#4发电机灭磁开关4FMK、厂用工作电源开关671，681跳闸，#4发电机变压器组有功、无功为0，#0高压备用变压器高压侧开关2208、#4机组厂用备用电源开关670，680自动投入。#4汽轮机转速突升至3083 r/min后开始下降。

2 检查保护、控制回路动作报告和录波波形图

(1)故障录波检查。检查录波波形发现，#4发电机变压器组出口开关2204先于主汽门和灭磁开关动作，接着是厂用电源开关变位动作;无保护动作，也没有保护动作的故障波形。从故障录波波形来看，这起事故是由#4发电机变压器组出口开关2204首先跳闸引起的。

(2)操作箱本体检查。#4发电机变压器组出口开关2204使用的三相操作箱型号为SCX－12J，操作箱面板上有“电源指示”、“合后位置”和“保护动作”灯。当2组操作电源送上后“电源指示”灯显示黄色;当开关合闸后合后位置继电器(HHJ)动作，则“合后位置”灯显示黄色，“合后位置”灯在非手动分闸引起的发电机变压器组出口开关跳闸后均显示黄色，在手动分闸后经手跳复位HHJ，“合后位置”灯灭。2009年和2010年机组2次跳闸后“合后位置”灯一直显示黄色，事故跳闸后经手动分闸试验可复归该灯信号，说明“合后位置”指示回路正常，同时也排除手动误分开关的可能;操作箱上“保护动作”灯一直为灭的状态。

(3)保护装置检查。经检查，保护装置运行正常，机组跳闸瞬间和跳闸后波形和采样记录与故障录波记录相同，而且保护装置也无电气保护动作。在非电量保护动作方面，联系了热工专业人员进行检查，收到电气跳闸指令之后首先发出主汽门关闭动作信号，与故障录波记录相同。从电气、热工2个专业采集到的指令可以确认是电气先动作而且是#4发电机变压器组出口开关先动作。机组跳闸后汽轮机转速上升至3080 r/min也印证了这一判断。

(4)机组2次跳闸后，报警信号中有“开关位置变化”和“直流系统故障”信号，查看直流接地巡检仪显示接地回路是“事故照明回路负极接地”，当时与直流系统相关的工作(即交接班期间的定期工作)为事故照明回路试验。该厂的事故照明设计是:正常为交流带电闭锁，交流失电后回路闭锁开放启动直流控制回路，从而实现由直流系统给事故照明回路供电。

3 控制回路初步检查分析

根据保护动作报告可以判断，保护装置无异常。下面主要检查保护出口回路和控制回路部分，如图1所示。

(1)保护动作出口回路检查。保护出口101和133’，201和233’之间绝缘电阻值不小于200 MΩ，133’，233’分别对地绝缘电阻值不小于200 MΩ，从这方面分析也不存在保护动作的可能性;而且操作箱上的“保护动作”灯状态为灭，说明确实没有保护回路引起的跳闸信号输入操作箱。

(2)操作箱至机构箱回路接线电缆检查。机组跳闸后，使用万用表测量跳闸回路一组144、二组146对地电压平衡，对地电容分别为 170，200 μF，其电容量较小，经实际模拟试验，停机与开机状态下144(146)对地电容不会发生变化，所以，可以排除144(146)对地电容过大引起2204开关跳闸;对操作箱至开关本体跳闸回路电缆进行绝缘测试，绝缘电阻值不小于200 MΩ，回路绝缘测试正常。

(3)机组运行中跳闸瞬间有直流接地现象，因此，对操作箱内跳闸继电器出口电压进行加量检查。对TJ1，TJ2加量检查动作电压分别为130 V和135 V，符合规程规定的出口继电器动作电压为(55% ～70%)Un(直流额定电压为220 V)的要求。

(4)考虑到开关本体偷跳不会发出保护动作信号，也不经过操作箱发出跳闸指令，首先动作的也是出口开关跳闸，因此，测试开关本体分闸线圈1和分闸线圈2动作电压，测试结果见表1。

表1 分闸线圈动作电压测试结果 V

(5)直流系统回路检查分析。2次机组跳闸后，有“直流系统故障”信号发出，直流接地巡检仪显示接地回路是“事故照明回路负极接地”，而2次故障跳机都是交接班期间进行事故照明试验时发生的。如前所述，该厂的事故照明设计是正常为交流带电闭锁，交流失电后回路闭锁开放，启动直流控制回路，从而实现由直流系统给事故照明回路供电。经过对事故照明控制回路的检查发现，低电压继电器的常开、常闭触点有1个公共触点，在带电的情况下，公共端触点接触下面触点，常开触点闭合，低电压动作后公共触点接触上面触点，常闭触点闭合。因为事故照明负荷电源开关设计为永久“合闸”状态，交流系统为接地系统，直流系统为不接地系统，在直流回路带负荷断开时会拉弧，这样就存在一个风险:在交流回路低电压动作闭锁解除后，启动直流控制回路接通电源给事故照明回路直流供电，交流回路电压正常后，在事故照明回路供电切换为交流闭锁的过程中，交流电源接通的瞬间直流电源还处于断开并灭弧阶段，在此过程中，交直流系统瞬间短路引起直流系统接地并造成出口开关跳闸。事故照明回路控制原理如图2所示。

图1 2204开关控制回路

图2 事故照明供电控制回路

4 模拟故障验证分析

根据前面的检查分析结果可以确定:

(1)当时系统运行稳定，#4发电机变压器组出口开关跳闸不是系统故障引起的。

(2)#4机组跳闸是由发电机变压器组出口开关跳闸引起的。

(3)#4发电机变压器组出口开关跳闸不是人为手动切除。

(4)#4发电机变压器组出口开关跳闸不是保护动作引起的，但开关控制回路正常。

(5)#4机组跳闸瞬间有直流系统接地故障存在。

检查事故照明供电控制回路图(如图2所示)，1YJ，2YJ，3YJ继电器接点在直流回路和交流回路均存在。检查继电器为DY－36型继电器，发现其常开、常闭触点共用一公共端(类似于挡板动作)，在交流电源恢复前，直流回路的继电器都在工作状态;当1YJ，2YJ，3YJ继电器随着交流电源的恢复动作时，直流回路的1YJ，2YJ，3YJ继电器常闭接点将断开，断开的瞬间因对2C接触器线圈供电，导致“带负荷拉开刀闸”，最终引起拉弧，造成交流并入直流回路中而发出直流系统接地信号。下面就直流系统窜入交流信号能否引起开关跳闸进行模拟故障试验。

经过前面的检查分析可知，保护出口回路、手动分闸回路均正常，因此，着重对开关本体I组跳闸回路101，144，102 和 II组跳闸回路201，146，202 各节点进行混搭交流试验。在2204开关合闸的条件下，逐步进行如下试验:

(1)101回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至101处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(2)201回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至201处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(3)102回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至102处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(4)202回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至202处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(5)144回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至144处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(6)146回路与交流220 V火线混联试验。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至146处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(7)101回路与交流220 V火线混联，102回路与交流220 V零线混联试验。交流220 V电源和零线加装双极6 A的交流空气开关后分别接至101和102处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:直流及交流空气开关短路跳闸，2204开关不动作。

(8)201回路与交流220 V火线混联，202回路与交流220 V零线混联试验。交流220 V电源和零线加装双极6 A的交流空气开关后分别接至201和202处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:直流及交流空气开关短路跳闸，2204开关不动作。

(9)144回路与交流220 V火线混联，102回路与交流220 V零线混联试验。交流220 V电源和零线加装双极6 A的交流空气开关后分别接至144和102处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:跳闸。

(10)146回路与交流220 V火线混联，202回路与交流220 V零线混联试验。交流220 V电源和零线加装双极6 A的交流空气开关后分别接至146和202处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:跳闸。

(11)101回路与交流220 V火线混联，102回路经10 kΩ电阻接地。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至101处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

(12)102回路与交流220 V火线混联，101回路经10 kΩ电阻接地。交流220 V电源加装双极6 A的交流空气开关后接至102处，合上空气开关后，1 s内断开。2204开关动作情况:不动作。

以上试验说明:

(1)在开关本体跳闸回路如有交流量窜入，开关立刻跳闸;

(2)事故照明回路设计及产品的选型确实存在一定的隐患。

5 采取的措施

在实际应用中，事故照明回路由交流回路闭锁控制，直流系统才是事故照明负载的供电者;1YJ，2YJ，3YJ继电器表征交流回路失压继电器;1C为大容量交流接触器，2C，3C，4C为大容量直流接触器。因此，在确保现有事故照明供电可靠和指示回路满足要求的情况下，对#4机组事故照明切换回路进行改造，改造后的事故照明供电控制回路如图3所示。

(1)取消交流电源回路带电指示灯控制回路，避免1C接触器的交流回路接点与直流回路接点混接、误接;对于事故照明回路而言，即使交流电源消失或事故照明电源自动投入，也只是事故照明灯变亮，并无其他影响，因此，建议取消该回路。

图3 改造后的照明供电控制回路

(2)取消1YJ，2YJ，3YJ继电器在直流回路中的常闭触点，1YJ，2YJ，3YJ继电器常开触点直接控制交流接触器1C，经1C动作后启动直流控制回路。

(3)取消3C直流接触器在交流回路中的闭锁接点，消除直流系统混入交流电的可能性，彻底消除定期切换时交流电源窜入直流系统的隐患。

6 结束语

事故照明回路改造后，该电厂#4机组持续运行2年多未出现事故照明回路引起的直流接地现象，也未发生无电气保护动作却引起机组运行中跳闸的现象。