發(fā)電機(jī)變壓器線(xiàn)路組接線(xiàn)二次回路故障分析及處理

路 森

（河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 054000）

隨著設(shè)計(jì)和制造水平的提高，大容量發(fā)電機(jī)組不斷投入運(yùn)行。在設(shè)計(jì)上，為簡(jiǎn)化高壓配電裝置接線(xiàn)形式，發(fā)電機(jī)變壓器線(xiàn)路組（簡(jiǎn)稱(chēng)“發(fā)變組”）的接線(xiàn)方式被廣泛應(yīng)用。某電廠一期工程2臺(tái)600 MW 機(jī)組，其中2號(hào)機(jī)組為發(fā)變組接線(xiàn)，線(xiàn)路電壓等級(jí)為500 k V。這種特殊的電氣接線(xiàn)方式同系統(tǒng)保護(hù)和發(fā)變組保護(hù)電氣二次回路接口部分有著密切聯(lián)系，必須重視可能帶來(lái)的安全隱患。根據(jù)《電力生產(chǎn)二十五項(xiàng)反事故措施》，某廠發(fā)變組保護(hù)和系統(tǒng)保護(hù)遵循相互獨(dú)立的原則按雙重化配置。發(fā)變組保護(hù)雙套，1套為GE保護(hù)，分別為發(fā)電機(jī)保護(hù)G60、主變壓器保護(hù)T35、高壓廠用變壓器保護(hù)T35、勵(lì)磁變壓器保護(hù)T35、發(fā)變組保護(hù)T35；另1套為南瑞RCS-985B，線(xiàn)路保護(hù)雙套，分別為南瑞RCS-931AM 和南自PSL-603GA保護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。線(xiàn)路還配置南瑞RCS-925A和南自SSR-53，2套遠(yuǎn)跳過(guò)電壓保護(hù)裝置。斷路器失靈保護(hù)及自動(dòng)重合閘由南瑞RCS-921A實(shí)現(xiàn)，操作箱為南瑞CZX-22R[1]。

1 故障概況

2號(hào)機(jī)組停機(jī)后檢查設(shè)備，發(fā)現(xiàn)GE 和南瑞發(fā)變組保護(hù)“系統(tǒng)保護(hù)”開(kāi)入信號(hào)一直存在，手動(dòng)不能復(fù)歸。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)CZX-22R 操作箱3號(hào)跳閘插件有明顯燒損痕跡。結(jié)合操作箱3號(hào)插件內(nèi)部原理圖，確認(rèn)R16、R17、R18、R19 電阻發(fā)熱嚴(yán)重，13TJR、23TJR 2永跳繼電器由于發(fā)熱引起外殼變形。用萬(wàn)用表量測(cè)2個(gè)永跳繼電器接點(diǎn)始終 接 通，13TJR、23TJR 接 點(diǎn) 已 經(jīng) 粘 連，確 定13 TJR、23 TJR 是引起GE 和南瑞發(fā)變組保護(hù)“系統(tǒng)保護(hù)”開(kāi)入信號(hào)一直存在的直接原因。插件內(nèi)部永跳回路原理如圖1所示。

圖1 插件內(nèi)部永跳回路原理

永跳繼電器過(guò)熱燒壞，降低了操作箱的抗干擾能力，引起永跳繼電器誤動(dòng)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)誤跳閘。另外，并聯(lián)電阻本身的發(fā)熱引起鄰近永跳繼電器過(guò)熱變形，嚴(yán)重時(shí)接點(diǎn)誤接通粘連也會(huì)造成開(kāi)關(guān)跳閘。因此，必須找到3號(hào)插件內(nèi)部燒損的根本原因并加以解決。

2 原因分析

為保證系統(tǒng)故障線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)主開(kāi)關(guān)時(shí)，機(jī)組安全停機(jī)，系統(tǒng)保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)存在緊密的聯(lián)系。但系統(tǒng)保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)之間的聯(lián)系也在特定情況下也帶來(lái)了安全隱患，即存在死循環(huán)問(wèn)題[2-3]。系統(tǒng)保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)電氣二次回路接口原理如圖2和圖3所示。

圖2 系統(tǒng)保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)電氣二次回路接口原理1

圖3 系統(tǒng)保護(hù)與發(fā)變組保護(hù)電氣二次回路接口原理2

當(dāng)系統(tǒng)故障（如相間故障）時(shí)，2套線(xiàn)路保護(hù)分別發(fā)跳令啟動(dòng)操作箱繼電器11TJQ、12TJQ、13TJQ 和21TJQ、22TJQ、23TJQ，繼電器接點(diǎn)閉合一方面跳開(kāi)主開(kāi)關(guān)切除故障，另一方面作為“系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)送到發(fā)變組保護(hù)，執(zhí)行發(fā)變組全停邏輯，發(fā)永跳令啟動(dòng)操作箱永跳繼電器11 TJR、12TJR、13TJR 和21TJR、22TJR、23TJR 再 跳 主開(kāi)關(guān)，同時(shí)全停邏輯跳勵(lì)磁開(kāi)關(guān)、切換廠用電、關(guān)主蒸汽閥門(mén)，使機(jī)組安全停機(jī)。永跳繼電器啟動(dòng)后其接點(diǎn)閉合又作為“系統(tǒng)保護(hù)”動(dòng)作信號(hào)送到發(fā)變組保護(hù)，從而構(gòu)成死循環(huán)[4]。

當(dāng)機(jī)組通過(guò)程序逆功率停機(jī)及發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作于永跳時(shí)，操作箱的永跳繼電器動(dòng)作，其永跳接點(diǎn)又作為“系統(tǒng)保護(hù)”動(dòng)作信號(hào)送回發(fā)變組保護(hù)，執(zhí)行發(fā)變組全停邏輯，從而也構(gòu)成死循環(huán)[45]。

查閱設(shè)備臺(tái)賬，2號(hào)機(jī)投運(yùn)以來(lái)線(xiàn)路未發(fā)生過(guò)故障，排除由于系統(tǒng)故障引起的“死循環(huán)”造成操作箱3號(hào)插件燒損；但機(jī)組因消缺有2次停機(jī)，可以確定本次3號(hào)插件的燒損是由于程序逆功率引起的死循環(huán)，使操作箱永跳繼電器并聯(lián)電阻長(zhǎng)時(shí)間通流發(fā)熱引起。

3 處理措施及效果

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為驗(yàn)證原因分析正確性，主開(kāi)關(guān)在跳閘位置進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。通過(guò)將南瑞發(fā)變組保護(hù)裝置帶電，瞬時(shí)短接南瑞“系統(tǒng)保護(hù)”動(dòng)作接點(diǎn)，量測(cè)操作箱永跳令，發(fā)現(xiàn)跳令保持10 s后自動(dòng)斷開(kāi)，即南瑞發(fā)變組開(kāi)入為脈沖觸發(fā)，不會(huì)引起死循環(huán)。只將GE保護(hù)裝置帶電，瞬時(shí)短接GE“系統(tǒng)保護(hù)”動(dòng)作接點(diǎn)，同樣量測(cè)操作箱永跳令，發(fā)現(xiàn)跳令始終存在，即GE 保護(hù)只要有開(kāi)入，出口就會(huì)動(dòng)作，存在死循環(huán)。

3.2 解決方案1

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，須從GE 發(fā)變組保護(hù)解決死循環(huán)問(wèn)題。2號(hào)機(jī)停機(jī)消缺期間，更換新的3號(hào)插件后，在A 屏G60中“系統(tǒng)保護(hù)”開(kāi)入回路加裝壓板，在機(jī)組停機(jī)后由運(yùn)行人員盡快斷開(kāi)壓板解開(kāi)死循環(huán)。此方案的缺點(diǎn)是依靠人為手動(dòng)操作解開(kāi)死循環(huán)，時(shí)間上不能保證。事實(shí)證明此方案仍有可能造成插件長(zhǎng)時(shí)間受熱。2號(hào)機(jī)停機(jī)消缺期間，對(duì)此插件進(jìn)行了重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)永跳繼電器及并接電阻仍有明顯過(guò)熱跡象。

3.3 解決方案2

參照操作箱內(nèi)部永跳回路模塊原理圖，見(jiàn)圖4，將永跳1、永跳2回路中并聯(lián)的用于抗干擾的電阻取下，分別并接NR0521 A 模塊，解決并聯(lián)電阻在跳閘常開(kāi)入情況下過(guò)熱燒壞插件的問(wèn)題。

圖4 操作箱內(nèi)部永跳回路模塊原理

并接的NR0521 A 模塊內(nèi)部原理，如圖5 所示，4個(gè)電阻阻值之合和跳閘回路拆掉的2個(gè)電阻阻值相等，并且串入了ZJ的常閉接點(diǎn)，開(kāi)關(guān)合位正常運(yùn)行時(shí)保證了跳閘回路的抗干擾能力，保護(hù)跳閘ZJ動(dòng)作后其常閉接點(diǎn)打開(kāi)，并聯(lián)的電阻回路被切斷，避免了電阻長(zhǎng)期帶電過(guò)熱損壞插件問(wèn)題的發(fā)生。

圖5 NR0521 A 模塊內(nèi)部原理

方案2較好解決了電阻長(zhǎng)期帶電過(guò)熱損壞插件的問(wèn)題，具有廣泛的應(yīng)用性，但要改動(dòng)3號(hào)插件內(nèi)部接線(xiàn)，同時(shí)需要在外部端子排上加裝NR0521 A 模塊，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。

3.4 解決方案3

針對(duì)發(fā)變組GE保護(hù)具有較強(qiáng)的組態(tài)邏輯設(shè)計(jì)功能，嘗試通過(guò)修改邏輯的方法解決系統(tǒng)保護(hù)和發(fā)變組之間的死循環(huán)問(wèn)題，修改前、修改后的邏輯圖如圖6所示。

圖6 修改前、修改后的邏輯

“系統(tǒng)保護(hù)”開(kāi)入量進(jìn)入GE 發(fā)變組保護(hù)時(shí)，開(kāi)入量電位由0 變1 時(shí)，TI MER 3 動(dòng)作并展寬500 ms，即全停出口繼電器K286動(dòng)作500 ms后自動(dòng)斷開(kāi)。這樣即使發(fā)變組保護(hù)中“系統(tǒng)保護(hù)”一直有開(kāi)入，全停出口繼電器也不會(huì)一直動(dòng)作，操作箱永跳繼電器和并接電阻也不會(huì)一直通流。

方案3充分利用GE 保護(hù)軟件邏輯可以修改的特點(diǎn)較好解決了死循環(huán)問(wèn)題，此方案簡(jiǎn)單、可靠，但需要發(fā)變組保護(hù)本身具有此項(xiàng)功能，存在一定的局限性。需要指出的是，其他類(lèi)似保護(hù)開(kāi)入（如勵(lì)磁系統(tǒng)故障、熱工保護(hù)等）啟動(dòng)全停邏輯相應(yīng)也要進(jìn)行修改。

3.5 3種方案的比較分析

當(dāng)機(jī)組采用發(fā)電機(jī)變壓器線(xiàn)路組的接線(xiàn)方式時(shí)，發(fā)變組保護(hù)與系統(tǒng)保護(hù)電氣二次回路接口存在的死循環(huán)問(wèn)題具有普遍性，對(duì)其帶來(lái)的安全隱患須引起足夠重視。方案1，依靠運(yùn)行人員手動(dòng)解開(kāi)死循環(huán)，時(shí)間長(zhǎng)，插件仍存在燒損的可能；方案2，是在操作箱本身做工作，此方案雖然比較復(fù)雜，但具有廣泛的應(yīng)用性，對(duì)發(fā)變組保護(hù)無(wú)特殊要求。方案3，實(shí)現(xiàn)方式雖然簡(jiǎn)單、可靠，使用上受一定的限制，但需要發(fā)變組保護(hù)具有邏輯修改功能。經(jīng)分析后采用第3種方案，進(jìn)行組態(tài)邏輯設(shè)計(jì)，運(yùn)行至今未發(fā)生3號(hào)跳閘插件燒損的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，采用發(fā)電機(jī)變壓器線(xiàn)路組接線(xiàn)必須重視系統(tǒng)保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)電氣二次回路接口部分存在的問(wèn)題，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)變組保護(hù)功能采取合理的解決方案，達(dá)到簡(jiǎn)便、可靠、應(yīng)用廣泛的效果，同時(shí)為解決其他電力系統(tǒng)難題提供了重要的參考價(jià)值。