一起因PT测控装置故障而致机组停运事件的原因分析与预防

一起因PT测控装置故障而致机组停运事件的原因分析与预防

皮开祥

（中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司广东惠州516082）

摘要：介绍了因厂用400V母线PT测控装置故障，造成机组400V厂用电系统非正常切换，最终导致机组非计划停运的事件。分析了其设计弊端和运行暴露出的隐患，提出了400V厂用电系统的改进措施，并通过性能试验验证了改进后系统的可靠性。

关键词：PT测控装置；厂用电系统；单点保护；性能试验

0概况

该厂400V厂用电系统中设有厂用11、12段，保安11、12段（见图1）。保安11段由厂用11段K3开关、厂用12段K4开关经过ATS切换装置进行供电，事故时柴油发电机经发电机出口KO、K1开关对保安11段进行供电；保安12段同理。

图1保安段电源系统图

1事件动作情况

1.1事件发生主要过程

1.2原因分析

实际运行中，厂用11段作为主路向保安11、12段供电，通过查询DCS组态发现，厂用段的母线电压值（取自厂用段母线PT测控装置），作为保安电源进线K3、K4、K5、K6开关分闸的逻辑量。厂用11段母线PT测控装置故障时被误判为厂用11段母线失压，满足DCS的判断逻辑（见图2），因此，保安11、12段K3、K5开关跳闸，双切开关自动切换。在切换过程中，造成保安段母线短时失压，磨煤机润滑油泵电源接触器释放，电源失压最终导致锅炉MFT。

图2DCS逻辑图

在保安段所接负载中，由于磨煤机润滑泵采用单泵单电源设置，且保护逻辑设置为润滑油泵接触器线圈短暂失压释放即刻联跳磨煤机。在保安11、12段双切开关自动切换过程中，磨煤机发生全停，锅炉MFT，汽轮机跳闸，发电机解列。

该事件反映出400V保安电源切换逻辑及辅机保护逻辑设计、运行方式不合理等隐患，亟需优化并进行相应的技术改造。

2改进措施

全面梳理讨论单点保护逻辑，重点对电气系统设备和涉及有造成机组跳机或降负荷的辅机单点保护的合理性进行讨论分析，并结合设备说明书和设备特性考虑逻辑、保护定值设置的合理性，确保辅机运行的可靠性。排查厂用电源接线方式和运行方式，双路电源供电的重要设备供电方式合理性，切换逻辑合理性、供电及切换装置的合理性，有针对性的提出整改措施。

2.1单点保护

将原“400V厂用段电压低切换保安段进线开关”变更为“400V厂用段电压和本保安段电源电压同时低切换保安段进线开关”（见图3）。同时可对PT测控装置输出的4-20mA量增加品质判断功能，防止因毫安量发生异常时，导致DCS系统误判母线失压。

图3优化后的DCS逻辑图

2.2辅机逻辑

图4改造后的保安段电源系统图

经讨论，将磨煤机逻辑修改为：“磨煤机润滑油泵跳闸和油泵出口压力低值信号同时出现延时5秒跳磨煤机”，以满足现场要求。下一步计划对磨煤机油站电源的可靠性进行评估，并结合当前新技术形式，进行改造。

2.3.2备自投动作逻辑

针对图4的接线运行方式，为叙述方便，将400V保安11段的运行方式图提炼如下（见图5），并以此为例说明备自投的控制逻辑。

图5备自投切换主接线图

2.3.2.1正常运行时

K7合位，K8、K1分位，进线1通过K7向母线供电，进线2、3作为备用（2为主备用，3为次备用，2优先于3投）；

装置上电后进线1电压和母线电压合格，进线2、进线3任一在“就绪态”时，装置开始充电，充电10秒后，装置便进入对故障监控状态。

2.3.2.2备投切换时

当充电完成，若母线失压或K7偷跳，则跳K7，在满足母线无压检测及延时条件后，则按以下备投合闸原则合备用电源。

（1）若进线2、3都在就绪态，则动作过程为：

装置在确认当前工作进线开关跳开后，先切向主备用进线2，若进线2开关拒合或即使闭合但母线仍然失压，则先补跳进线2开关，当进线2开关跳开后，通过DCS后台柴发程控逻辑起动柴油发电机，柴油机起动成功后K1合闸。

（2）若进线2在就绪态，但进线3不在就绪态，则动作过程为：装置在确认当前工作进线开关跳开后，直接切向主备用进线2。

（3）若进线3在就绪态，但进线2不在就绪态，则动作过程为：在确认当前工作进线开关跳开后，直接通过DCS后台柴发程控逻辑起动柴油发电机，柴油机起动成功后K1合闸。

2.4柴油发电机启停优化

进一步讨论400V厂用、保安段进线开关在完成备自投改造后，实现保安电源与柴油发电机联锁功能的安全、稳定及可靠。从安全稳定性考虑结合设计原则及现场设备实际情况，采取以下变更：

（1）保安电源故障情况下联启柴油发电机控制由备自投装置实现，取消DCS系统保安电源柴油发电机自动联锁控制逻辑，保留手动启动柴发系统控制逻辑，以满足定期启柴发及紧急工况要求。

（2）保安段入口进线开关K3、K4（K5、K6）保留，以保证在厂用段至保安段进线开关K7、K8（K9、K10）之间电缆发生故障时，能有效隔离故障。

（3）为保证启动柴油发电机不会对400V厂用段造成反送电，备自投装置在发启动柴发指令的同时，发出跳K7、K8（K9、K10）指令一次。

（4）备自投事故切换时，保安11段母线电压低至70%延时50ms跳工作开关K7（K8），母线电压低至20%时延时20ms合备用开关K8（K7）。保安12段同理。

3实施效果评价

为进一步排除400V厂用段与保安段在电源切换中可能存在的问题漏洞，检查保安段所带负荷在电源切换过程中的运行情况，以及核查重要辅机在短暂失电过程中的自启动功能是否正常，同时验证单点保护逻辑的可靠性。为此进行了400V厂用段、保安段、柴油发电机三个电源间的相互切换试验。

（1）保安11段由厂用12段切换至厂用11段供电，失电时间为60ms。（图6）

图6保安11段切换录波图

（2）保安12段由厂用12段切换至厂用11段供电，失电时间为78.7ms。（图7）

图7保安12段切换录波图

从DCS事件记录中以及就地对设备运行情况进行检查核对，在整个切换过程中：厂用段或保安段单段母线PT测控装置故障时，不会造成保安电源的切换。同时在切换过程中，存在的短时失压亦不会引起所接负载的失电停运，不存在造成辅机跳闸或机组跳机的风险。

4结语

从此次事件原因分析及动作结果可以看出，火电厂重要辅机的单点保护逻辑设置的合理性、低压厂用电系统电源设计和运行方式等，对机组安全可靠运行至关重要。因此，通过采取有效且必要的技术措施予以彻底治理，从而消除了设备隐患，使机组保安电源的稳定性得到了显著提升。此外，电厂各专业间应协同配合，共同加强对低压厂用电系统的运维工作，方可避免上述事件的再次发生。

作者简介：

皮开祥（1987-），男，从事继电保护检修工作。