电泵联锁启动过程中快切动作分析及处理

叶朋珍，李建河，汪广玲，杨文生

(皖能铜陵发电有限公司，安徽铜陵244012)

快切装置的主要作用是充分利用异步电动机的残压，在工作电源断开后，满足角差和压差情况下迅速将备用电源投入，确保大容量异步电动机在重启动过程中不受强大的电气和机械冲击［1－3］。为此，本文结合某厂2011年快切装置经过技改后投入生产运行时发生的3次跳机事件，分析其产生事件的原因，并给出处理建议。

1 事件经过

某厂3号机组的6 kV厂用电系统对称分段运行，A侧分为01A、IIIA段，B侧分为01B、IIIB段，400 V工作段和保安段分为A、B段从6 kV A、B侧供电，如图1所示。一台最大5500 kW的电泵在6 kV IIIA段。厂用电系统均进行过工作电源及备用电源母线电压校验，确保了单台最大电机启动和电机群自启动。6 kV系统设置A、B两段快切，两段快切分别在开关6301和6701、6302和6702之间实现。

图1 厂用电接线Fig.1 Auxiliary power wiring

2011年该机组快切装置经过技改后，于当年10月份投入运行。2011－11－14，3号发电机由于出口PT一相爆炸，导致发变组定子接地保护动作，启动快切动作，厂用电切换正常，如图2所示。2013－01－23，由于脱硫C浆液循环泵膨胀节脱落，导致脱硫系统跳闸，锅炉 MFT，快切动作成功，但是400 V部分A侧辅机跳闸，如3所示。2013－07－18，增压风机底脚螺栓拉断，导致锅炉系统扰动，汽包水位高保护动作，锅炉MFT，快切动作成功，同样也发生400 V部分A侧辅机跳闸，如图4所示。

图2 2011－11－14快切图形Fig.2 2011－11－14Fast cutting waveform

图3 2013－01－23快切图形Fig.3 2013－1－23 Fast cutting waveform

图4 2013－07－18快切图形Fig.4 2013－7－18 Fast cutting waveform

从这3次的数据和波形看，在快切过程中，6 kV IIIA段电压发生了下降;A、B段同时切换，只有A侧发生了电压降低引起400 V辅机跳闸;两次400 V辅机跳闸的台数和名称各不相同。

为了进一步查找快切动作过程中400 V辅机跳闸的原因，于2013－08－22，机组停机过程中，在低负荷状态下将电泵先启动，锅炉手动触发MFT，快切保护动作正常，400 V辅机无跳闸，如图5所示。

图5 2013－08－22快切图形Fig.5 2013－8－22 Fast cutting waveform

表1 快切数据对比Tab.1 Fast cutting data contrast

在图2—图5中，Uma为电压、fm为频率、df为频差、dq为角差，Uma、Umb、Umc分别为母线电压，Ugz、Uby分别为工作电源电压和备用电源电压。

这4次快切数据如表1所示。表中，1DL为工作电源进线6301开关，2DL为备用电源进线6701开关。

2 原因分析

在最初分析6 kV电压下降的原因中，考虑到是否会由于变频器节能改造后，在快切过程中使失电过程中的电机合成反馈电压(残压)下降。而且在与快切厂家进行沟通过程中，也曾提出发生过变频器改造导致的快切中电压下降太低情况。但后来综合考虑到6 kV B侧也是进行过同样对称的负荷变频改造，快切却每次均切换正常，故排除了变频器改造的影响。

从2013－08－22快切试验的成功，说明快切装置、控制测量等二次回路均不存在问题。此试验也进一步印证了快切过程中，没有电泵在此过程中启动(此次先启动电泵)，快切最终导致6 kV最低电压只下降了7.0%左右。

综合对电气系统、运行方式、跳闸逻辑、4次跳闸中的数据等进行分析，2次锅炉MFT跳闸中，快切启动时的6 kV电压均已经有了约6%的电压下降，也就是说，在启动时，已经有导致6 kV电压下降的因素产生。快切只是更一步加大了6 kV电压的下降程度。所以，在机组跳闸前，导致6 kV母线电压下降的唯一因素就是电泵的联锁启动。

从电气类型故障与非电气类型故障(锅炉MFT)相比较来看，由于跳闸逻辑不同，快切与电泵启动时间配合不同，最终导致了这几次快切不同结果。

400 V辅机跳闸原因，从图3、图4数据可以看出，切换完成后，6 kV母线电压下降近60% ～70%，而接触器释放和完全断开的极限值是其额定控制电源电压Us的20% ～75%(交流)。所以可以判断400 V辅机的控制回路接触器返回是导致辅机跳闸的原因;接触器释放电压范围较宽，接触器释放性能各不相同，是导致辅机跳闸台数和名称不一样的原因。

2.1 时间配合分析

2.1.1 电气类故障逻辑动作时间分析

电气类故障跳闸逻辑如图6所示。

图6 电气类故障跳闸逻辑Fig.6 Electrical fault tripping logic

电气故障后，发变组保护动作，立即启动快切，快切发指令断开工作电源1DL，合上备用电源2DL。从快切动作时间看，由于快切本身动作时间很快，根据快切说明书约12 ms，开关分、合闸时间约80 ms左右。考虑到此过程发变组出口启动、快切动作、开关分合闸，此过程时间按92 ms左右计算。同时，发变组发关主汽门信号至热工ETS，热工ETS发出跳闸指令，危急遮断电磁阀AST打开，EH油泄压，主汽门关闭。根据《汽轮机调节控制系统试验导则(DL－T711－1999)》中，关于汽门总关闭时间，对额定功率在200～600 MW的机组，调节汽阀的关闭时间应小于0.4 s，主汽阀的关闭时间应小于0.3 s。主汽门关闭后，发信号至DCS，启动炉MFT，炉MFT逻辑联锁小汽轮机跳闸，小机跳闸联锁启动电动给水泵，参考《汽轮机调节控制系统试验导则》，小机跳闸时间按1.0 s计算。电动给水泵开关合闸时间约60 ms，故从发变组保护动作至电泵启动至少需要时间约1460 ms。

2.1.2 非电气类故障跳闸逻辑动作时间分析

非电气类故障跳闸逻辑如图7所示。

图7 非电气类故障跳闸逻辑Fig.7 Non electrical fault tripping logic

正常情况下，非电气类故障均应通过程序逆功率保护动作，切换厂用电。但是实际上由于3号汽轮机组主汽门关闭不严，无法逆功率，最后都是通过热工保护联锁跳汽轮发电机的。

锅炉MFT至主汽门关闭，按照应小于0.4 s计算，启动发变组保护中的热工保护动作，经过1.1 s延时，启动快切，快切动作时间约80 ms，故从MFT到厂用电快速切换需要约1592 ms的动作时间。

电泵空载启动录波图形如图8所示。

图8 电泵空载启动录波Fig.8 Electric pumps no－load start wave record

从图8可以看出，电泵帯载启动成功至少需要6～8 s，故在电泵启动了0.5 s左右发生了快切动作，引起6 kV母线电压降低。

2.2 400 V低压辅机跳闸分析

400 V低压辅机控制回路如图9所示。

根据《GB14048.4－2010低压开关设备和控制设备第4－1部分》，单独使用或装在起动器中使用的电磁式接触器，在其额定控制电源电压 Us的85% ～110%之间任何值应可靠地闭合;接触器释放和完全断开的极限值是其额定控制电源电压Us的20% ～75%(交流)。现场试验:220 V交流接触器返回电压是额定电压的20% ～75%，各类型号的接触器均有不同的返回区间，在返回区间内，接触器处于不确定状态。在某一返回值，接触器处于抖动状态，再继续进行电压降低或失压一定时间后，接触器返回;若增加电压(或恢复电压)，接触器吸合。由此，验证了220 V交流接触器返回性能各不相同。

图9 400 V低压辅机控制回路Fig.9 400 V auxiliary control circuit

经分析，2013－01－23快切和2013－07－18快切导致的辅机跳闸不同结果，主要是由于辅机控制回路接触器的释放等性能不同所致。

3 处理措施［4－8］

1)修改电泵联锁逻辑，分别考虑电泵启动延时。分两种逻辑，汽泵跳闸与主汽门关闭延时起电泵;汽泵跳闸与不关主汽门(或发变组保护不动作)立即启动电泵。

2)修改发变组保护定值，将热工保护定值延时解列灭磁改为无延时切换厂用电。然后通过程序逆功率动作，跳发变组系统(由于主汽门关闭不严，可以考虑抬高逆功率保护定值，保证程序逆功率能动作)。

3)改变运行方式，将重要辅机换至B侧运行。由于A、B侧均为对称布置，保证了完整冗余和可靠备用。

4)将接触器改为自保持型的交流接触器。由于保持型的交流接触器在失电情况下仍然保持合闸，不利于各类检修及安措的执行。因此，该方案适合于电源进线或长时间无启停的设备。

4 结语

从大量的历史事件和各类型电厂发生的快切事故来看，快切误动和快切失败的事故发生频率颇高，但大部分是由于设计、开关接点、二次回路、快切装置故障等问题所致。所以，只有对机电联锁逻辑、发变组保护定值、快切动作数据、系统运行方式等进行深入分析，才能彻底解决此类问题。

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