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特殊运行方式下脱硫增压风机故障跳闸处理过程和原因分析

北极星电力网技术频道    作者:王 槐 徐维利   2009/5/31 11:07:14   

摘要:本文介绍了在6kv厂用电在特殊运行方式下,脱硫装置重要设备增压风机单相接地电压保护及差动保护动作跳闸故障,详细叙述了故障处理过程,并结合实际运行情况进行了原因分析。

关键词:脱硫增压风机;故障处理;原因分析

1 概况

重庆发电厂烟气脱硫项目是引进德国政府贷款和先进技术的示范工程, 该项目安装一套供两台670 t / h 锅炉共用的湿法石灰石—石膏脱硫系统,是我国目前火电厂运行中规模最大的烟气脱硫装置。脱硫项目电气一、二设备和DCS控制系统为全套引进德国设备,DCS控制系统软件和继电保护装置为德国西门子公司产品。脱硫装置处理烟气量160Nm3 / h,硫脱效率达到95 %以上,该工程自2000年底建成投入使用,它投运后极大地减少了燃煤烟气中二氧化硫的排放量,使排放的二氧化硫量年减少5万吨以上,为降低重庆主城区空气的二氧化硫含量做出了重大贡献,发挥出了积极的环保效益与社会效益。

2 脱硫装置电气一次结线简介

脱硫装置电气一次结线图如图1所示:


            #26kv B                                               脱硫6kv B


                                 YH                        YH


         #2-2给水泵          灰场电源               浆液循环泵              增压风机

2500 kw         1000 KVA                    950 kw               3510 kw

脱硫变接于#2发电机出口,正常运行方式为脱硫变供脱硫FGDAB段。因脱硫系统为两台机组共用,当#2机停运时,将出现如图1所示高备变B分支同时供#26kvB段和脱硫6kvB段的特殊运行方式。

3 脱硫增压风机运行中两次故障跳闸情况

3.1 单相接地电压保护动作增压风机跳闸

1)故障现象

a 脱硫电源系统正常运行,增压风机跳闸;

b 脱硫6kvB段电压互感器YH柜上XU1-E接地故障继电器面板发光二极管“XU1-E”点亮报警;

c 增压风机开关柜上7UT51电流差动保护和7SJ600限时过流保护没有报警信号;

d #26kvB段电压互感器YH柜上绝缘监察继电器XJJ未动作报警。

2)处理过程

根据上述现象,首先按照运行规程对增压风机电气一次设备进行全面外观检查,未发现异常,然后停电测量电机带电缆对地的绝缘电阻和吸收比合格,初步判断增压风机电气一次设备没有故障点。同时检查发现在增压风机期间,XU1-E接地故障继电器面板发光二极管“XU1- E”仍然点亮报警,因此,对照单相接地电压保护整定值(12.0V),进行实测电压互感器YH二次开口三角形绕组Ue—Un端子的零序电压3U0,实测零序电压3U0=13.80V ,推断保护正确动作,系统存在单相接地点,必须及时进行查找。

按照规程规定的顺序,停运脱硫6kvB段上所有的负荷,没有找到故障点;对电压互感器YH6kvB段母线停电测绝缘电阻,仍然没有发现故障点。恢复脱硫6kvB段母线运行后,XU1- E接地故障继电器面板发光二极管“XU1- E”再次点亮报警,经过电气专业组研究讨论,认为德国专家整定保护定偏小,因为我厂整定的#2机组6kvB段单相接地绝缘监察电压继电器定值3U0=15.0V,因此将XU1-E接地故障继电器定值3U012.0 V调整到16.0V。定值调整后,启动增压风机运行92分钟,单相接地电压保护动作增压风机再次发生跳闸,故障现象与第一次相同。

在不到2个小时之内,发生单相接地电压保护动作增压风机2次跳闸,增压风机电气一次设备进行全面外观检查,未发现异常电气专业组研究讨论决定,在第一次检查的基础上,扩大检查范围,对脱硫6kvB段和#2机组6kvB段电压互感器YH二次主绕组和开口三角形绕组的电压进行实测,其数据记录如下表1

1 电压互感器YH二次侧相电压、零序电压实测量值

电压互感器YH二次电压

A相对地Ua

B相对地Ub

C相对地Uc

开口三角形3U0

脱硫6kvBYH二次电压值V

69.34

69.18

50.62

18.43

#26kvBYH二次电压值V

68.72

68.53

52.16

14.18

根据表1的测量数据,发现三相对地电压幅值不平衡,说明系统存在C相对地绝缘下降或经过电阻接地故障,因为第一次已经对增压风机和脱硫6kvB段上所有设备进行了全面检查和必要的试验,因此,发生第二次跳闸重点应检查#26kvB段上的设备。按照运行规程规定的顺序在,对#26kvB段上的负荷逐一停电查找接地故障点,当断开灰场电源时,XU1-E接地故障继电器面板发光二极管“XU1-E”报警熄灭,测量脱硫6kvBYH二次开口三角形3U0下降到9.38V,然后测量#26kvBYH二次开口三角形3U0下降到6.17V,接近正常情况下的零序电压值,推断C相接地故障点已经找到,启动增压风机投运正常。灰场电源停电通过测测绝缘电阻和进行交流耐压试验,发现电缆中间接头C相对地绝缘不合格,引起C相经过渡电阻单相接地故障。

3)原因分析

6kv电源系统为中性点非直接接地系统,发生单相接地故障时,会出现零序电压,使故障相对电压降低,非故障相对地电压升高1--倍。根据表1测量数据,假定ABC三相对地电压相位对称,利用三相相量对称分量法计算3U0如下:

设脱硫6kvBYH二次相电压a1 = 69.3400 b1 = 69.18-1200 c1 = 50.621200

#26kvBYH二次相电压a2 = 59.7200 b2 =59.53-1200 c2 = 49.161200

301 =a1+b1+c1                                   C1        C-D

= 69.3400+ 69.18-1200 + 50.621200                         

=18.64-59.60                                           D      01

302  =a2+b2+c2                                        N

= 59.7200+ 59.53-1200 + 49.161200  B –D    B1            A1      A -D

=14.52-77.90                             1  C相经过渡电阻接地电压相量图

计算3U0结果表明与实测数据接近,绘制相量如图1

由于6kv中性点非直接接地系统发生单相接地时短路电流很小且线电压平衡,不影响供电,一般情况下允许继续运行1-2h,在允许时间内运行人员转移负荷,切换设备,逐一断开各个负荷查找故障点,这对机组安全经济是有利的。因此,我国通常在6kv母线电压互感器YH二次侧装设绝缘监察装置,利用单相接地是三相对地电压的变化和开口三角形绕组出现零序电压,过压继电器动作发出“6kv母线接地信号”,运行人员根据绝缘监察装置三相电压指示,判断故障相,绝缘监察装置接线图如图3

德国西门子公司对6kv中性点非直接接地系统电机保护的设计理念与我国有区别,当6kv系统三相对地电压不平衡超过一定范围,单相接地故障保护动作将切除重要电机运行,防止重要电机定子绕组发生一点接地烧损铁芯,其单相接地故障保护接线图如图2。但是由于6kv中性点非直接接地系统重要电机零序电流保护灵敏性受运行方式的影响,选择性的切除故障受多个因素制约,脱硫装置6kv电机保护仍然不够完善,在特殊运行方式增压风机会出现上述单相接地故障保护动作非选择性切除的情况。

     A    B   C                                                   A    B   C    XJJ 至接地报警信号

                                                                   


          a   b   c         A1     A3

             Ue          Un                         24 跳闸接点                          VA

                                  22                                            VB

XJJ

Uv

                                                  0 a   b   c            VC

2 XU1-E接地故障继电器接线图                   36kv母线绝缘监察装置接线图

3.2  #2-2给水泵启动过程中增压风机跳闸

1)故障现象

a 脱硫电源系统正常运行,增压风机跳闸;

b 脱硫6kvB段电压互感器YH柜上XU1-AC-AC过压、欠压继电器未动作报警;

c 增压风机开关柜上7UT51电流差动保护动作报警信号。

2)处理过程

#2机组A级检修锅炉作水压#2-2给水泵启动过程中,增压风机差动保护动作跳闸,根据上述现象,首先按照运行规程对增压风机差动保护范围内的电气一次设备进行全面外观检查,未发现异常,然后停电测量电机带电缆对地的绝缘电阻和吸收比合格,检查校验差动保护装置正常,判断增压风机电气一次设备没有相间短路故障点,启动增压风机运行正常。锅炉作水压过程中停运给水泵消缺后,再次启动#2-2给水泵时,增压风机差动保护再次动作跳闸。再次对增压风机差动保护范围内的电气一次设备和差动保护回路进行全面检查试验,未发现异常。

针对#2-2给水泵启动过程中,增压风机差动保护2次动作跳闸的异常情况,初步定性分析是因为给水泵电机启动过程中引起脱硫6kvB段电压突然降低,增压风机电流突然升高,差动保护因两侧电流互感器特性差异,不平衡电流增加产生差动电流超过保护整定值,导致保护出口跳闸。通过初步定性分析,将差动保护电流整定值由0.1IN调整到0.3IN,投运增压风机正常后,启动#2-2给水泵进行试验,脱硫6kvB段电压瞬时由6.20 kv下降至5.40kv降低,增压风机电流突然升高,差动保护没有发生误动作跳闸。

3)原因分析

增压风机电流差动保护为7UT51型微机数字式继电保护装置,出口跳闸逻辑图4所示,在电机启动过程中,启动电流为4—7倍额定电流,可能引起电流互感器饱和,特别是两侧电流互感器饱和程度不相同时,保护装置可能会出现一个相当大的差动电流,如果Idiff/Istab导致一个位于工作特性曲线跳闸区内的工作点,不采取闭锁措施,保护装置就会产生一个跳闸信号。为提高保护灵敏性,7UT51差动继电器差整定值较低(0.1IN),跳闸逻辑回路中采取闭锁措施防止误动,闭锁时间T> 增压风机启动时间Tqd。启动过程如果发生电机堵转或相间短路故障,将由增压风机7SJ551微机数字式过流保护装置动作切除故障。但是,在#2机组停机的特殊运行方式下,#2-2给水泵启动过程中,脱硫6kvB段电压由瞬时由6.20 kv下降至5.40kv,启动时间5—7s,增压风机电流突然升高,差动保护装置因不平衡电流增加产生差动电流会超过保护整定值,这种特殊情况下保护不能闭锁出口,增压风机将发生误动作跳闸。

跳闸

矩阵

&

              其他相


T--延迟

&

1

其他相

&

  特性曲线

   

L1" src="HTTP://tech.bjx.com.cn/uploadfile/editor_file/20090531110527923.gif" width=78 v:shapes="_x0000_s1267">                                其他相


                                                   其他相


电机启动闭锁跳闸

4  增压风机电流差动保护7UT51跳闸逻辑图

4 措施和对策

1、脱硫6kvB段单相接地保护定值与#26kvB段母线绝缘监察装置定值可靠配合,将XU1-E接地故障继电器定值3U016.0 V调整到20.0V。尽量避免绝缘监察装置未动作报警的情况下,单相接地保护动作增压风机跳闸。

2、增压风机电流差动保护定值由0.1IN适当调高至0.3IN,防止脱硫6kvB段电压突然降低引起差动保护误动作。

参考文献:

[1] 电力系统继电保护原理与运行. 华中工学院主编. 水利电力出版社1989

[2] 电力系统故障分析. 华北电力学院主编 . 电力工业出版社1979

[3] Chong Qing Power Plant FGD Protection Manual.2000(4)

来源:重庆发电厂
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