厂用电切换失败原因分析与对策.pdf

设备管理与维修2023 翼10（下）1快切装置原理快切装置是一种快速切换装置，可以在事故以及正常工况下完成两路供电电源间快速切换，保障供电负荷的不停电运行。厂用电源切换的方式一般按照启动原因、开关动作顺序等进行分类。按快切装置启动方式分类：正常切换、事故切换及不正常切换（母线失压或开关偷跳），其中正常切换为双向的（有别于备自投装置，为单向切换），可以由工作电源切换到备用电源，也可由备用电源切换到工作电源。按开关动作顺序分类（以工作电源切向备用电源为例）：淤并联切换。此种方式多用于正常切换，如启、停机时切换厂用操作，为不停电切换方式；于串联切换。此种方式多用于事故切换。母线断电时间约为备用电源开关合闸时间；盂同时切换。此种方式介于并联切换和串联切换之间，既可用于正常切换，也可用于事故切换。断电时间也介于并联切换和串联切换之间：大于零而小于备用电源开关合闸时间。常规高压厂用电系统中，工作电源由发电机机端经高厂变引接，备用电源由来自系统的启备变引接，且所接带的大多数负荷为异步电机。辅机电机及低压变压器正常由工作电源供电，当工作电源发生故障跳开后，厂用电母线将瞬时失电，电机由于机械惯性开始惰走。对于异步电机而言，工作电源断开后定子电流变为零，转子电流逐渐衰减，转子转速由于惯性将从额定值逐渐下降，转子电流产生的磁场将在定子绕组中产生反向电动势，形成反馈电压。同一母线有多台电机时，由于各电机容量、负载特性等情况不同，母线电压为所有电机的合成反馈电压，此时的母线电压为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减（图 1）。假设工作与备用电源同相，其电压相量端点为 A，则母线失电后残压的端点将沿残压曲线由 A 向 B 方向螺旋状移动，B 点的情况不在此赘述。若能在 A耀B 段内合上备用电源，则既能保证电机安全，又不使电机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。在实现快速切换时，厂用母线的电压降、电机转速下降都很小，由电机群起造成的备用电源自启动电流也不大。2事件经过2017年3月21日 11时30分，1号机组（机组容量 1000 MW）启动后并网，升负荷至 150 MW 运行，主要运行参数如下：发电机有功 150 MW，无功 12.1 MVar，主蒸汽压力 6.76 MPa，主蒸汽温度 420 益，给水流量 1096 t/h，6 大风机运行，总风量 1549 t/h，6摘要：厂用电快切装置在电厂中广泛使用，在厂用电母线故障或工作电源故障时，有可能造成供电负荷停电，此时需要快速切换至备用电源向负荷持续供电。快切装置常见故障容易判断排除，但有些故障比较隐蔽需要反复试验求证。通过分析一起快切失败事件处理及试验过程，提出对运行一定年限的厂用电母线两路进线断路器开展定期试验、更换合闸线圈及调整断路器机构等措施，以提高厂用电源可靠性。关键词：快切；合闸线圈；断路器机构；可靠性中图分类号：TM762文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.31厂用电切换失败原因分析与对策李正兴（神华国华爪哇运维公司，印度尼西亚万丹15134）1.852 km），疑似轨迹为 51耀200 nmile，大于 200 nmile（370.4 km）则为异常轨迹。在测试进行一段时间之后，如果船舶正常轨迹占比大于 60%，则被判定为正常行驶轨迹。当疑似轨迹和异常轨迹占比超过 60%时，则被判定为异常船舶轨迹，而当异常船舶数量超过疑似轨迹和异常轨迹之和 60%的时候，系统会自动判定异常船舶，相反则为疑似船舶。这样的测试结果，能够认定该AIS 系统能够有效满足船舶 AIS 设备监控识别的服务要求。5结束语通过对基于大数据平台的船舶 AIS 设备智能监测技术进行研究得出，依托大数据平台，船舶 AIS 监测系统数据量有百万级之多，这使得系统可扩展性及容错性得到大幅提升。测试还发现，船舶 AIS 智能监测系统还能够采取机器学习等多种先进方法，进一步分析船舶行为，从而更为准确高效地对异常船舶做好监测识别。参考文献1宗小猛.船舶首向信息未接入 AIS 设备和雷达的案例分析 J.世界海运，2019，42（10）：50-52.2曾志良.内河船舶船载 AIS 终端设备标准化应用综述 J.质量探索，2018，15（6）：61-64.3邱学刚，徐建设，蒋兆明.国内航行船舶船载 AIS 设备使用现状 J.中国船检，2018（5）：42-46.4胡勤友，张蓓，杨春，等.大量海上 AIS 移动基站对全球船舶监控效果的仿真及可视化 J.上海海事大学学报，2022，43（2）：14-18.5刘政训，张海博.AIS 在海事智能信息化监管中的应用及存在问题探讨 J.中国海事，2019（8）：45-48.编辑吴建卿輫輳设备管理与维修2023 翼10（下）图 1母线残压特性台磨煤机中的 4 台运行，总煤量 116 t/h，一次调频未投入。运行人员按照启机流程进行厂用电源切换操作（备用切工作，共 4 段母线），先由远方 DCS 切换 6 kV 11 段母线，切换正常；当切换至 6 kV 12 段时，其工作电源进线断路器未合闸，DCS 报切换失败，复归后再次切换仍失败。检修人员在就地继电器室检查两套发变组保护装置无动作闭锁快切信号，高压开关室检查 6 kV12 段工作进线断路器综合保护无报警，各指示灯正常，断路器在工作位，装置电源及控制电源空开在合位，发现 6 kV 12 段工作进线断路器间隔有焦糊味。将该断路器拉出仓外进一步检查发现合闸线圈烧损，操作机构及传动部分未见异常，二次回路无异常。3检查试验该机组 6 kV 工作电源进线断路器及备用电源进 线 断 路 器 使 用 的 是 镇 江 大 全 伊 顿 生 产 的NVU12-3150 A/50 kA 型真空断路器，控制电源DC 110 V；对更换合闸线圈后的 6 kV 12 段工作进线断路器进行试验如下。3.1直阻测量使用 FLUKE F107 型数字式多用表对合闸回路各个断点直阻进行测量，结果见表 1。3.2压降测试使用 ONLLY-AT743 型继电保护测试仪和FLUKE F107 型数字式多用表对二次回路各断点分压进行测量，考虑回路电流过大可能烧线圈，加 40V 电压模拟，测量结果见表 2。合闸线圈分压比约为81.90%。3.3快切装置试验（1）正常切换：运行人员在远方经 DCS 将工作电源切换到备用电源，切换结果正常；将备用电源切换到工作电源，切换结果正常。（2）事故切换：检修人员模拟 A 套发变组保护动作启动快切，快切装置自动断开工作电源进线 612 断路器，合上备用电源进线 612 断路器，切换结果正常。小结：快切装置合闸脉宽测试正常，动作切换正常。3.4断路器低电压动作测试断路器在试验位置及仓外，分别在综保端子及断路器本体A3 和 A4 之间模拟加压，期间通过晃动二次插头，测得最低合闸电压 87 V，85 V 可靠不动作。断路器特性仪直流电电压调整精度为 2 V。小结：通过试验排除断路器位置及二次插头接触不良等因素影响。3.5合闸录波远方 DCS 操作合闸，使用 WFLC-VI 型便携式电量记录分析仪对断路器本体 A3 和 A4 之间电压进行录波。从波形看，合闸过程中 A3 和 A4 之间电压 20 ms 时对应72 V，30 ms 时 86 V，40 ms 时 96 V，稳态电压 113.9 V，实测断路器合闸时间为 43 ms，断路器合闸过程中控制电源电压未突变，断路器合闸正常。合闸全过程波形如图 2 所示。从测量合闸回路压降分析，合闸瞬间（020 ms）断路器合闸端子 A3 和A4 之间电压为 81%额定电压，20 ms 后断路器合闸端子 A3 和序号回路编号回路内容压降/V试验条件1控制电源空开 Q11 分压-0.07断开控制电源空开 Q11，下口接 40 V 直流，在快切屏短接快切合闸接点2X7：12-X7：30整个合闸回路40.143X7：12-X7：40断路器机构箱外回路（包括综保跳闸位置继电器）7.34X7：40（A3）-X7：30（A4）断路器机构箱32.95X3：13-X3：16快切合闸回路1.636X3：16-X3：18保护闭锁合闸3.267X3：18-X7：5综保合闸继电器28X7：5-X7：40母线 PT 闭锁0.06表 2工作进线快切合闸回路各点压降测试数据序号回路编号回路内容直阻/赘试验条件1控制电源空开 Q11 直阻-0.5断开控制电源 空 开 Q11，在快切屏短接快切合闸，多用表测试各点电阻2X7：12-X7：30整个合闸回路65.43X7：12-X7：40断路器机构箱外回路（包括综保跳闸位置继电器）11.74X7：40（A3）-X7：30（A4）断路器机构箱54.25X3：13-X3：16快切合闸回路2.86X3：16-X3：18保护闭锁合闸5.57X3：18-X7：5综保合闸继电器3.58X7：5-X7：40母线 PT 闭锁0.49合闸线圈 Y1合闸线圈（拔下插头）54表 1工作进线开关快切合闸回路各点直阻测试数据輫輴设备管理与维修2023 翼10（下）A4 之间电压为 95%以上额定电压，满足可靠合闸电压条件。小结：开关动作过程中未发现控制电源电压波动，排除合闸过程中对直流系统电压的影响。4原因分析此次厂用电切换不成功的直接原因为工作进线断路器未合闸，合闸线圈线径小，经运行人员两次操作线圈长期通过大电流发热烧损。合闸线圈烧损原因大致分为两类：淤断路器机构故障，如断路器本体传动连杆、导电杆卡涩，或操作机构连接配合不好，顶点偏高等；于辅助开关行程位置不当，如合闸过程中辅助接点未能及时打开、拉弧，导致合闸回路长期通电。经检查，本次未合闸原因排除了传动连杆卡涩及辅助接点问题，分析为断路器合闸线圈分压在可靠合闸电压要求的临界值，造成合闸不可靠。GB/T 110222011 规定真空断路器合闸脱扣器可靠动作范围为 80%110%UN，且臆30%UN 不应脱扣。由数据分析得知断路器合闸线圈分压约为 80%，外回路包括闭锁回路因电缆较长分压较大（约占 20%），断路器合闸过程中合闸线圈分压大约在可靠合闸电压的临界值，导致断路器合闸不稳定，合闸成功率不高。由于直流系统及蓄电池组电压设置恒定无法调整，需要通过其他途径如降低开关合闸电压解决此问题。5解决措施与对策对工作进线断路器传动连杆等机构进行调整后进行低电压动作试验，测得各段工作电源进线断路器最低可靠合闸电压在 7780 V，降低了 67 V，试验结果显示均能可靠合闸。使用KJ-N 高压断路器机械特性测试仪测量 6 kV 工作电源进线断路器试验数据（机构调整后）见表 3。由表 3 实测数据可知，保护闭锁回路直阻较大，线路较长，后续考虑利用该回路电缆备用芯并联方式以减小闭锁回路直阻，从而降低外回路分压，达到提高合闸线圈分压的目的。此次故障发生在正常切换厂用电源过程中，即远方经 DCS将备用电源切换至正常工作电源；若备用电源进线开关存在问题，在事故切换时切换失败造成的后果将不可想象，因此针对备用电源进线开关也需做同样检查试验，彻底消除存在的隐患。6结束语厂用电电源无论在正常切换还是事故切换，都存在各种原因导致切换失败的可能性，所以厂用电电源切换本身就存在母线失电风险。因此除了对快切装置的常规检查及试验外，建议对厂用电电源进线及备用进线断路器控制回路分压情况进行测试，对不满足最低合闸电压的回路进行分析，运行 5 年以上断路器本体的内导电杆、传动连杆和辅助接点等机构列入检修项目，定期更换合闸线圈，动态跟踪断路器最低合闸电压变化，并消除各种因素造成的隐患，以提高厂用电源切换可靠性。参考文献1GB/T 11022-2011，高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 S.2李东平.一起快切装置切换失败的原因分析及对策 J .电力安全技术，2008（2）：13.3南京东大金智电气自动化有限公司.微机厂用电快速切换装置说明书 Z.2012.4 杨嗣彭.同步电机运行方式分析 M.成都：成都科技大学出版社，1998.5汤蕴缪，罗应立，梁艳萍.电机学（国家重点教材）M.北京：机械工业出版社，1999.编辑毕来金图 2合闸全过程波形设备名称合闸断口时间/ms全电压 110 V分闸断口时间/ms全电压 110 V最低合闸电压/V最低分闸电压/V611断路器A37.83A24.587770B38.11B24.39C37.81C24.61612断路器A40.76A24.678071B40.45B24.41C41C24.54613断路器A41.2A24.737971B41.43B24.48C41.32C24.69614断路器A39.56A25.367771B39.41B25.65C38.97C25.03表 36 kV 工作电源进线断路器试验数据（机构调整后）輫輵