一起6 kV脫硫快切裝置故障分析

鄢志超

(浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江 嘉興 314201)

0 引言

廠用電快切裝置是發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的一個重要設備，作用是在正常及故障情況下完成兩路供電電源間的快速切換，確保設備可靠運行，快切裝置對發(fā)電廠乃至整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重大影響。下面以某電廠一起6 kV脫硫段快切裝置故障為例，根據(jù)數(shù)據(jù)分析快切裝置動作情況，查找故障原因，并提出相關(guān)改進建議。

1 故障概述

1.1 故障前運行方式

該電廠5號機6 kV脫硫段母線配置兩路電源進線開關(guān)，脫硫工作進線開關(guān)由機組高壓脫硫變供電，脫硫備用進線開關(guān)由高壓啟備變供電。兩路電源進線開關(guān)的切換由5號機6 kV MFC2000-3A型脫硫快切裝置實現(xiàn)，脫硫工作進線開關(guān)和脫硫備用進線開關(guān)均采用HS5010M型真空斷路器。

1.2 故障經(jīng)過

某日5號機停機過程中，需要將5號機6 kV脫硫段母線由工作進線開關(guān)供電切換至備用進線開關(guān)供電。當操作員在DCS畫面發(fā)出“啟動6 kV脫硫快切”命令后，5號機6 kV脫硫快切裝置“切換失敗”報警、6 kV脫硫工作進線開關(guān)“開關(guān)故障”報警，5號機6 kV脫硫段母線未切換至備用進線開關(guān)供電。

2 故障判斷及分析

2.1 脫硫快切裝置切換方式

脫硫快切裝置共有3種啟動方式，分別是正常切換、故障切換和不正常切換方式。正常切換方式為雙向，可以由工作到備用，也可由備用切換到工作?？烨醒b置啟動后，根據(jù)工作開關(guān)、備用開關(guān)動作的先后順序，可以分為串聯(lián)切換、并聯(lián)切換和同時切換。并聯(lián)切換分為并聯(lián)自動切換和并聯(lián)半自動切換方式。并聯(lián)自動切換時，裝置先合備用開關(guān)，經(jīng)一定延時后再自動跳開工作開關(guān)，若在這段延時內(nèi)，剛合上的備用開關(guān)被跳開(如保護動作跳閘等)，則裝置不再自動跳，以免母線失電。并聯(lián)半自動方式時，裝置合上備用開關(guān)后，跳開工作開關(guān)的操作需由人工完成，若在設定的時間內(nèi)，操作人員仍未跳開工作開關(guān)，裝置將發(fā)出告警信號，以免兩個電源長期并列運行。

2.2 脫硫快切裝置動作分析

5號機6 kV脫硫快切裝置遠方啟動切換為正常切換，采用并聯(lián)自動方式，即先合備用進線開關(guān)，確認備用進線開關(guān)合閘后，再分工作進線開關(guān)。分析該脫硫快切裝置動作時序信息可知，脫硫快切裝置先發(fā)出合備用進線開關(guān)命令，48 ms后收到了備用進線開關(guān)合閘成功反饋信號。備用進線開關(guān)合閘成功300 ms后，脫硫快切裝置發(fā)出分工作進線開關(guān)命令，命令發(fā)出500 ms后仍未收到工作進線開關(guān)分閘成功反饋信號，引發(fā)去耦合動作。在規(guī)定時間內(nèi)應合上的開關(guān)已合上，但應跳開的開關(guān)未跳開時，快切裝置將執(zhí)行去耦合功能，跳開剛合上的開關(guān)，以避免兩個電源長時間并列運行。由此判斷，5號機6 kV脫硫段快切失敗是由于6 kV脫硫工作進線開關(guān)未成功分閘引起。

2.3 脫硫工作進線開關(guān)分閘故障分析

5號機6 kV脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)回路如圖1所示。

圖1 脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)回路

5號機6 kV脫硫快切裝置開關(guān)回路中，Q11為直流控制電源開關(guān)，KT為脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)出口接點，S為工作進線開關(guān)的常開輔助接點，T為工作進線開關(guān)分閘線圈。Q11合閘后，開關(guān)分閘回路的直流電源接通，當5號機6 kV脫硫工作進線開關(guān)處于合閘狀態(tài)時，其常開輔助接點S閉合。

檢查該脫硫工作進線開關(guān)，發(fā)現(xiàn)直流控制電源開關(guān)Q11跳閘，開關(guān)柜內(nèi)有明顯燒焦氣味。查看開關(guān)本體，狀態(tài)指示牌顯示工作進線開關(guān)仍在合閘位置，手動跳開工作進線開關(guān)后，將開關(guān)拉出倉外檢查。檢查分閘線圈T，有明顯燒毀痕跡，判斷燒焦氣味來自于分閘線圈。用萬用表測量分閘線圈電阻為42 kΩ，阻值明顯偏大，確認分閘線圈T已燒毀。檢查開關(guān)本體，發(fā)現(xiàn)工作進線開關(guān)分閘機構(gòu)卡澀。直流控制電源開關(guān)Q11外觀無損壞痕跡，試合直流控制電源開關(guān)Q11，合閘正常，未發(fā)生跳閘。用萬用表測量直流空氣開關(guān)下端頭直流電壓，電壓值正常，說明直流控制電源開關(guān)Q11未發(fā)生故障。

檢查5號機6 kV脫硫快切裝置，用三相繼電保護測試儀加入母線電壓、工作進線電壓和備用進線電壓，脫硫快切裝置上述三個參數(shù)的電壓幅值、相角、頻率采樣均正常。用模擬斷路器模擬故障前工作進線開關(guān)合閘、備用進線開關(guān)分閘狀態(tài)，短接脫硫快切裝置遠方啟動切換接點，模擬斷路器備用進線開關(guān)先合閘后又分閘，模擬斷路器工作進線開關(guān)未分閘，切換失敗。查看脫硫快切裝置工作記錄，跳工作進線開關(guān)失敗，去耦合動作。用模擬斷路器做切換試驗時工作進線開關(guān)未分閘，說明脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)回路存在故障。將該脫硫快切裝置出口板抽出檢查，發(fā)現(xiàn)跳工作進線開關(guān)出口接點有燒毀痕跡。

本次故障中，當脫硫快切裝置收到遠方啟動切換命令后，脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)出口接點KT閉合，分閘線圈T得電。該裝置跳工作進線開關(guān)出口接點KT為電流自保持型，只有當工作進線開關(guān)分閘成功、開關(guān)本體輔助接點S斷開后，脫硫快切裝置出口接點KT才能返回。而脫硫工作進線開關(guān)分閘機構(gòu)故障導致分閘線圈T得電后，開關(guān)未分閘，開關(guān)本體輔助接點S未斷開，裝置出口接點KT無法返回，以致該裝置分閘線圈T由于長時間承受分閘電流而燒毀，裝置跳工作進線開關(guān)出口接點KT長時間帶電過載而燒毀。

3 改進建議

3.1 快切裝置出口接點改為脈沖接點

5號機6 kV脫硫快切裝置出口接點為電流自保持型接點，一旦出現(xiàn)開關(guān)分閘線圈故障、機構(gòu)卡澀等情況，自保持接點將無法斷開，出口接點會因長時間帶電過載燒毀。建議將脫硫快切裝置電流自保持出口接點改為脈沖接點，脈沖長度大于開關(guān)分閘時間，以保證開關(guān)正常分閘時開關(guān)輔助接點S先斷開。脫硫快切裝置采用脈沖接點后，即使開關(guān)本體分閘回路出現(xiàn)故障，分閘線圈也不會長時間帶電，從而降低了開關(guān)分閘線圈燒毀的可能性。

3.2 工作進線開關(guān)分閘回路優(yōu)化

在5號機6 kV脫硫工作進線開關(guān)分閘回路增加繼電器K1，脫硫快切裝置出口接點KT先啟動繼電器K1，繼電器K1接點在啟動開關(guān)分閘線圈T，如圖2所示。

圖2 改進后脫硫快切裝置跳工作進線開關(guān)回路

圖2中繼電器K1采用高阻值型電壓繼電器(線圈電阻幾千歐)，可以減小脫硫快切裝置出口接點KT回路電流，降低脫硫快切裝置出口接點燒毀可能性。

3.3 工作進線開關(guān)返廠修理

5號機6 kV脫硫工作進線開關(guān)已多次出現(xiàn)分閘機構(gòu)故障，若在母線設備故障時工作進線開關(guān)無法分閘切斷故障電流，將造成設備損壞甚至事故。建議將5號機6 kV脫硫工作進線開關(guān)返廠詳細檢查，確保開關(guān)分閘機構(gòu)可靠運行。

4 結(jié)束語

深入分析脫硫快切裝置工作原理，并在此基礎上優(yōu)化二次回路設計，改善一次設備可靠性，可以有效提高脫硫切換裝置切換成功率，防止6 kV脫硫段母線失電，保障脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。