变送器在机组控制应用中存在的问题分析与对策

吴春发

摘 要：文章着重介绍茂名热电厂由变送器参与机组DCS控制、保护应用中出现的两起故障案例，对其进行深入分析，找出原因，并提出解决问题的方法和对策，供人们参考与借鉴。

关键词：变送器；DCS；机组控制；空预器

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0107-02

随着电力生产现代化水平不断提高，变送器参与机组控制、保护的应用越来越多，由变送器引起的机组故障也不断增加；茂名热电厂在2013年短短的一年中连续发生两起因变送器引起的机组跳闸及减负荷事故，说明变送器在机组控制与保护中越来越显重要，为了总结经验教训，避免今后类似事故发生，现对这两起事故发生的原因进行深入分析，并提出整改措施及注意事项。

1 变送器在机组DCS控制应用中引起的机组故障实

例及原因分析

1.1 案例1：因变送器故障引起的机组减负荷事故

1.1.1 事件经过

2013年7月6日，我厂#6机锅炉MCC6b段进线电源开关运行中跳闸，备自投联络开关联合不成功；该段母线失压；运行人员检查该段母线及其下各负荷开关没有故障后，再次合该段工作电源进线开关，但开关合上经过7 s后又跳闸，这次备自投联络开关联合成功，MCC6b段由联络开关供电恢复正常；但在MCC6b段供电恢复正常的同时，#6炉B侧空预器油泵跳闸，并联跳刚联启运行的B侧空预器辅电机，空预器油泵跳闸，B侧空预器主电机无法联启，最终导致B侧空预器停运，机组RB保护动作联跳A磨，同时联跳B侧一次风机、送、引风机，触发#6机组减负荷。

1.1.2 原因分析

①#6炉MCC6b段进线电源开关跳闸原因：检查CRT画面上显示MCC6b段BC线电压（约76 V）、CA线电压（约103 V）不正常，就地测量母线三相电压对地约220 V，相间电压约380 V，实际电压正常；再检查MCC6b段三相PT电压变送器，发现BC、CA两个变送器故障，输出均低于100 V从MCC6b段进线开关跳闸。

根据以上得知，当该段三组线电压（UAB、UBC、UCA）变送器电压当有两组低于100 V时，判低电压跳进线电源开关，备自投联合联络开关。

②MCC6b段进线电源开关跳闸后，第一次联络开关联合不成功原因：备用电源联络开关跳闸线圈长期带电发热吸合，由于剩磁作用致使开关无法马上合闸所造成。

③导致事故扩大机组减负荷的原因：DCS逻辑设计不合理：原逻辑设计空预器油泵电源优先从#6炉MCC6b段选取，然后从保安段选取，（空预器油泵有两路电源，分别来自#6炉MCC6b段和保安段）。每次空预器油泵控制电源切换，油泵都会跳闸，同时要靠DCS逻辑再发一次合闸脉冲重合一次才能恢复油泵运行。空预器B油泵控制逻辑，如图1所示。

第一次当锅炉MCC6b段进线电源开关跳闸，联络开关联合不成功造成该段失压时，空气预热器油泵电源切至保安段，第二次联合联络开关成功该段电压恢复正常时，油泵因控制电源从保安段切换回MCC6b段时再次跳闸；但此时“空预器B油泵事故跳闸”信号未复归，导至DCS未发油泵合闸指令，造成油泵跳闸后未能启动，辅电机跳闸不再联启主电机，导致联跳B送、引风机、一次风机、触发机组减负荷。

1.2 案例2：检修失误造成功率变送器失压引起发电机跳

闸事故

1.2.1 事件经过

2013年2月25日16时15分，我厂维修部检修人员在发电机变送器屏进行#6发电机BC相电压变送器更换工作时，致发电机出线端PT二次回路电压C相对地短路，引起PT出线测量总开关跳闸，造成机组DEH、CCS等功率变送器失电，电功率显示消失，#6机组“脱网跳闸”光字牌报警，运行当班人员未能综合分析机组参数，错误按下汽轮机手动跳闸按钮，导致机组跳闸事故。

1.2.2 原因分析

①检修人员工作时，风险评估不足：检修人员在更换发电机BC相电压变送器时，用于包扎原变送器拆下的带电电压端子绝缘胶布，被更换的新变送器盖边缘碰磨破损，导致新变送器外壳带电。当检修人员用起子安装固定变送器螺钉时，引起电压端子经变送器外壳及螺钉对地短路，引起发电机出线端测量PT总开关“3ZKK'”跳闸，机组DEH、CCS等功率变送器均失压，造成机组功率显示消失，是诱发本次停机事件的主要原因。

②运行人员操作经验不足：在机组电功率显示消失后，#6机组脱网跳闸“（功率5 s内变化>100 MW或机组超速过3 066 r/min）”光字牌报警，运行操作人员未能综合分析机组运行其他参数（均正常），紧张误判按下汽轮机手动跳闸按钮，也是本次停机事件的原因之一。

③报警光字牌设计不合理：机组脱网跳闸（功率5 s内变化>100 MW或机组超速过3 066 r/min）报警光字牌中的“或”字；诱使运行人员误解光字牌内容，认为两个条件中，只要有一个条件“5 s内变化>100 MW”符合，机组应脱网跳闸；引起运行人员误操作；此为本次停机事件的又一原因。

④发电机出线端测量PT空气开关“3ZKK'”设置不合理：现场所装设的PT空气开关“3ZKK'”为三相联跳空气开关；当有一相短路时，其它两相同时跳开，容易造成三相电压同时消失事故。

2 案例暴露的问题

在一年内发生两次因变送器原因造成的事故，这明显反映了以下不足：①运行检修人员对变送器设备运行及检修不够重视，对潜在的检修风险警惕性不高。②逻辑设计与重要报警信号不完善。③运行检修人员危机处理能力、防护意识不足、工作粗心大意，没有采取足够的防护措施等。

3 防止案件重复发生的措施

①加强检修人员的实操技能培训，提高作业过程安全风险意识；加大对运行值班人员的培训力度，特别是现场实际操作能力和突发事故处理的模拟演练培训，提升运行人员事故处理能力，避免不正确的操作引起扩大事故。

②针对#6炉MCC6b电源进线变送器故障容易引起的低电压跳开关安全隐患，更改低电压跳开关逻辑；把原逻辑的三取二改为三取高跳电源进线开关；原低电压保护定值100 V和高压定值280 V保持不变，同时增加DCS低电压报警逻辑（三个电压之中最大减去三个电压之中最小值的差值>80 V时报警）。扩大到#6机380 V各段亦作如此更改。

③针对联络开关的跳闸线圈长期带电，跳闸线圈温度高造成备自投联络开关联合不成功存在的隐患：在#6炉MCC6b联络开关“133”与跳闸线圈之间串入本开关的常开接点。扩大到#6机380 V各段联络开关亦作如此更改。

④为了防止空预器油泵在电源切换的过程中失电油泵跳闸，将电源优先选择由保安电源供电，（而不是原来的默认优先选择由锅炉MCC电源供电），增加时延防止电磁干扰和瞬时失电油泵跳闸。

⑤取消DCS逻辑中“空预器B油泵事故跳闸”信号闭锁DCS发油泵合闸指令的逻辑。

⑥对发电机变送器屏参与机组DCS控制的功率变送器电压回路进行改造，把原来多个变送器共用一组PT电压改为每个变送器所用PT电压相互独立，且每个变送器电压均带保险，这样，其中一个变送器失压时不会影响其它变送器正常工作，从而保证机组运行安全。

⑦改造报警光字牌和机组跳闸按钮：把原来“功率5 s内变化>100 MW或机组超速过3 066 r/min”光字牌改为“功率5 s内变化>100 MW与机组超速过3 066 r/min”光字牌。

⑧改造发电机测量电压互感器“3Z KK'”空气开关：把原来三相联跳空气开关改为三个单相独立开关，这样当某相电压短路时不会误跳其它二相，从而减少事故发生。

4 实施效果

通过采取以上的整改措施后，无论运行人员还是设备检修人员，对变送器设备重视程度明显得到提高，设备运行安全状况明显好转，近年来未发生过类似事故，取得良好的效果。

5 结 语

通过对两起因变送器原因而引起的机组跳闸和减负荷事故分析，使我们加深了变送器在机组控制、保护应用中存在问题的认识。随着机组控制自动化水平的不断提高，电气变送器参加机组自动调节和保护的种类和数量逐步增多。如果运行和维护人员对变送器及其回路重视不够，在检修和维护此类变送器时，若在执行安全措施方面考虑稍有不周，就有可能引起机组调节系统出错，甚至发生影响机组的安全事件。

参考文献：

[1] 石耀武，张思忠，李胜虎，等.自动发电控制在300MW机组控制中的应用[J].中国电力，2003，（8）.

[2] 谢麟阁.自动控制原理[M].北京：水利电力出版社，1986.