某自备电厂高低压电源系统故障分析及防范措施.pdf
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1、2023 年第 4 期总 第 266 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER某自备电厂高低压电源系统故障分析及防范措施潘作新,邓琴琴,曹美杰,邢智鑫(首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北唐山 063200)【摘要】某300 MW汽轮发电机组在电动给水泵起动过程中,发生了高低压A段系统全部停电的故障,在直流事故油泵连锁起动后,又引发了UPS装置和DCS系统全部停电的事件。通过分析故障原因及配电系统存在问题,提出了保安段、直流系统及UPS系统供电电源优化改造措施,保证了供配电系统安全可靠。【关键词】汽轮发电机;高低压电源系统故障;供电电源改造【中图分类号】TM712【文献标志码】B【
2、文章编号】1006-6764(2023)04-0006-04 【开放科学(资源服务)标识码(OSID)】Fault Analysis and Preventive Measures of High/Low Voltage Power Supply System of A Self-owned Power PlantPAN Zuoxin,DENG Qinqin,CAO Meijie,XING Zhixin(Shougang Jingtang United Iron and Steel Co.,Ltd.,Tangshan,Hebei 063200,China)【Abstract】A 300 MW
3、turbine-generator unit experienced a total blackout of the high and low volt-age A-section system during the startup of the electric feedwater pump,which triggered a total blackout of the UPS unit and the DCS system after the chain startup of the DC accidental oil pump.By analyzing the cause of the
4、failure and the problems of the power distribution system,the optimization and transformation measures of the power supply of the security section,the DC system and the UPS system were proposed to ensure the safety and reliability of the power supply and distribution system.【Keywords】turbine generat
5、or;high/low voltage power system failure;power supply modification1 电源系统介绍1.1 高压系统介绍某公司 2300 MW 机组发电机为 QFSN-300-2型三相、二极、隐极式转子同步发电机,冷却方式为水氢氢。发电机出口电压为20 kV,采用离相封闭母线经由1台主变压器升压至110 kV并网,厂用电系统经由 1台三绕组高压厂用变压器降压至 6 kV,引出到2段单母线进行厂用设备供电。2套机组设置1台起动/备用变压器,在机组停机后、并网前,起动/备用变压器通过快切装置分别为机组6 kV系统提供2路备用电源。1#机组高压一次系统
6、如图1所示。1.2 机组保安段系统介绍以1台机组为例,机组保安电源由2段380 V保安段组成。保安A段有2路电源,其中一路电源由机组厂用低压PCA段提供,另一路电源由柴油发电机提供。保安B段有2路电源,其中一路电源由机组厂用低压PCB段提供,另一路电源由紧急变压器提供,如图2 所示。保安2段负荷均匀分配,下设机组油站控制柜电源、UPS装置旁路电源、顶轴油泵、励磁系统控制电源、热工电源等重要负荷。机组正110 kV母线主变压器高压厂用变压器起动/备用变压器发电机6 kV工作A段6 kV工作B段 图1 高压一次系统图常运行期间保安段分别由厂用PC两段供电,当出现因厂用电全停等原因造成保安段失去电源
7、情况时,柴油发电机连锁起动并建立电压,具备条件后通过电源装置实现电源切换向保安段供电,保证机组厂用电源失去后能够安全停运。在柴油机起动失败的情况下,可以手动投入引自站外电源系统的紧急变压器给保安段供电,保证机组能够安全停机。1.3 机组直流系统介绍1台机组220 V动力直流系统配置1组充电电流为60 A充电柜和1组1 500 Ah蓄电池组,2套直流系统配置1套充电电流为210 A公用充电柜,可通过联络柜分别用于1#、2#机组直流母线供电和对蓄电池组进行均充,直流系统如图3所示。直流母线下设UPS装置直流逆变电源、空侧氢侧及润滑直流油泵电源等负荷。每台机组充电柜的交流电源采用1路供电,引自低压P
8、CA段系统。1正常运行时,由机组充电柜对直流母线供电、对蓄电池组进行浮充,交流电源故障时或者电池充电、放电时,可使用公用充电柜对母线进行供电和对蓄电池进行均充。厂用电全部失电、柴油发电机起动失败时,直流蓄电池能在一定时间内提供直流动力电源,保证直流事故油泵、DCS系统等设备正常运行。2 高低压电源系统故障2.1 故障情况2021年12月31日,运行人员起动机组电动给水泵,起动过程中6 kV工作A段母线停电,PCA段、保安段A段停电,A汽动给水泵停机,汽包水位维持不住。运行人员打闸停机,停机后由系统主机直流事故油泵连锁起动,机组UPS装置停电,DCS系统全部停电。专业人员检查发现6 kV工作A段
9、进线开关柜跳闸,保护装置报ABC相过流二段保护动作,动作电流 0.886 A,动作时间 1.506 s(保护定值 0.81 A,动作时间1.5 s),A段备用电源柜未切换,B段备用电源切换成功,由起动/备用变压器供电。2.2 原因分析2.2.1 A段进线柜过流二段保护跳闸原因分析运行人员在起动5 500 kW电动给水泵过程中,直接起动电流较大,导致A段母线电流二次值达到0.886 A(一次值3 544 A),达到了保护设定值0.81 A(一次值3 240 A)后,维检调试人员在保护装置调试中没有将过流二段保护经过电压闭锁软压板投入,引起6 kV工作A段进线柜过流二段保护动作。因此软压板未投入是
10、导致A段进线柜过流二段保护跳闸原因。跳闸信息如图4所示。2.2.2 A段备用电源投入成功,B段备用电源投入失败原因分析6 kV工作A段和B段的主电源来自高压厂用变压器2个分支,备用电源来自起动/备用变压器2个分支。由于在快切装置电源切换逻辑中,过流保护动作信号是作为快切装置闭锁条件的,为防止A段母线故障情况下合闸,备用电源柜造成故障扩大,在A段进线柜过流保护动作时闭锁切换备用电源。低压PCA段低压PCB段柴油发电机保安段A段保安段B段紧急变压器 图2 保安段电源一次系统图公用充电柜2#充电柜1#充电柜1#蓄电池组2#蓄电池组交流输入交流输入1#机220 V直流母线2#机220 V直流母线引自低
11、压PCA段引自低压PCB段 图3 直流系统图62023 年第 4 期总 第 266 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER常运行期间保安段分别由厂用PC两段供电,当出现因厂用电全停等原因造成保安段失去电源情况时,柴油发电机连锁起动并建立电压,具备条件后通过电源装置实现电源切换向保安段供电,保证机组厂用电源失去后能够安全停运。在柴油机起动失败的情况下,可以手动投入引自站外电源系统的紧急变压器给保安段供电,保证机组能够安全停机。1.3 机组直流系统介绍1台机组220 V动力直流系统配置1组充电电流为60 A充电柜和1组1 500 Ah蓄电池组,2套直流系统配置1套充电电流为210
12、A公用充电柜,可通过联络柜分别用于1#、2#机组直流母线供电和对蓄电池组进行均充,直流系统如图3所示。直流母线下设UPS装置直流逆变电源、空侧氢侧及润滑直流油泵电源等负荷。每台机组充电柜的交流电源采用1路供电,引自低压PCA段系统。1正常运行时,由机组充电柜对直流母线供电、对蓄电池组进行浮充,交流电源故障时或者电池充电、放电时,可使用公用充电柜对母线进行供电和对蓄电池进行均充。厂用电全部失电、柴油发电机起动失败时,直流蓄电池能在一定时间内提供直流动力电源,保证直流事故油泵、DCS系统等设备正常运行。2 高低压电源系统故障2.1 故障情况2021年12月31日,运行人员起动机组电动给水泵,起动过
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