引进部分灭磁装置质量隐患问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,对,引进,部分,灭磁装置质量,隐患问题,查处,探讨,陈福山,1,潘传理,2,1.,中水东北勘测设计研究公司,吉林省长春市,130021,2.,安徽通辰电气有限公司,安徽省合肥市,230088,内部资料,请勿外泄,!,2012,年,10,月,23,日,2,二,、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,2,、二滩磁场断路器和,SiC,灭磁电阻的缺陷隐患,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,3,、瑞士,Scheron,HPB,型直流断路器的缺陷隐患,1,、法国,AMF-CC-NOR2000A,型常闭触头间距太小,提纲,2,、引进,SiC,存在混入个別质量差片子的原因,3,、对,SiC,质量隐患查处措施的建议,1,、对,SiC,质量隐患,4,次试验和,4,次亊故调查,一,、引言,(,我国标准与外国标准有相同处和不同处,),四、参考文献,一、引言,(,我国标准与外国标准不同,)1/4,(1)2007,年,10,月,26,日,1,（以下简称,“,反措,”,）,发布执行,其中规定,:,“,安全第一、预防为主、综合治理,”,工作方针。在,“,反措,”,第,15,条防止励磁系统事故 中第,15.4.10.2,款规定：,“,励磁系统的灭磁能力应达到国家标准要求，且灭磁装置应具备独立于调节器的灭磁能力。灭磁开关的弧压应满足误强励灭磁的要求。,”,2011,年,11,月,1,日国家能源局发布实施,DL/T 294.1-2011,2,规定,:,“,磁场断路器最大弧压应大于灭磁电阻两瑞最大电压与晶闸管整,流桥输出最大电压之和。即,Ukmax,Ummax+Uzmax,”,DL/T 294.2-2011,3,规定,:,“,对标称能容量的检验要求任选样品,10,片，在型式试验和出厂试,验都要做。,”,“,对非线性灭磁电阻组件灭磁能容量检验要求在出厂试验中做。,”,“,氧化锌非线性电阻串并联后均能系数不得小于,90%,。碳化硅非,线性电阻串并联后均能系数不得小于,80%,。,”,内部资料,请勿外泄,!,一、引言,(,我国标准与外国标准不同,)2/4,内部资料,请勿外泄,!,“,最严重灭磁工况下，需要非线性电阻承受耗能容量应不超过其标 称能容量的,80%,，同时，当装置内,20%,的组件退出运行吋，应满足最严重灭磁工况下的要求，并允许连续,2,次灭磁。在以上工况下，灭磁电阻的最大温升不大于,120K,。,”,“,氧化锌非线性电阻串并联后均能系数不得小于,90%,。碳化硅非线,性电阻串并联后均能系数不得小于,80%,。,”,(2)ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003),用于旋转,电机的封闭式磁场放电放电断路器,是国际公认的磁场断路器标准。,其中规定,:,“,磁场断路器最大弧压应大于灭磁电阻两端最大电压,与晶闸管整流桥输出最大电压之和,”,国内外标准基本一致,;,不同处,是,:,对最严重事故灭磁条件不同,;C37-18,规定是,“,发电机定子机端三,相突然短路灭磁,”,;,我囸标准规定是,“,发电机误強励灭磁,”,。,在,“,C37-18-,应用指南,”,节中对灭磁电阻线性电阻值和磁场断路器的,选择采用,5,个公式,很全面,详见,4,。,一、引言,(,我国标准与外国标准不同,)3/4,内部资料,请勿外泄,!,(3),英国,M&I,公司对,SiC,片生产组件选片和工程设计、运控标准,:,6,“,对每个选用的,SiC,片子加注,250A,电流，测量阀片电压,U,250A,，保证,选用 并联每片,SiC,上述电压值,U,250A,尽量相同，相差不超过,5%,。,”,“,以元件的温升作为确定元件容量的标准。如果重复进行灭磁，组件允许的最大温升为,80K,；非重复灭磁状态组件温升可允许 到,110K,。,建议元件最大工作温升不超过,130,;,元件的最大温度极限不应超过,160,（组件如到,160,，就应作绝缘,5000V,的耐压检验,),。,SiC,破坏温度为,250,。,SiC,片边缘击穿电压为,250V/mm,。为了提高运行安全可靠性,在选择灭磁电阻容量时,建议元件最大工作温不超过,130,。,”,(,我囯标准为,120,),内部资料,请勿外泄,!,(4),ABB 2005,年,2,月 签署提供,1993,年,2,月对,600A/US16/P/Spec.6298,型,SiC,组件所作的型式试验报告,6,见下述笔者所作,表,1.ABB600A/US16/P,型,SiC,组件型式试验数据统计表,试验序号,直流电流,组件电压,通流时间,注入能量,试前温度,试后温度,试验温升,(1),十次,循环,1#,片外侧温度,直流,(,录波图,),直流脉动,(,录波图,),690V,每次加流,0.5s,冷,却,30min,十次循环,每次加流,时录,波,环境温度,23,C,注入能量每次,770kJ,SiC,测点,最大温升,107,K145K,报告结论是：,在给定负载条件,下温升低于限值,26,C,92,C,66,C,3#,片侧边温度,25,C,106,C,81,C,6#,片里侧温度,36,C,130,C,94,C,温升最,大片温度,？,130,C,(2),一次,冲击,1#,片外侧温度,直流,(,录波图,),直流脉动,(,录波图,),1000V,一次加流,0.1s,，,加,流时录玻,环境温度,24,C,注入能量每次,600kJ,SiC,测点,最大温升,96 K145K,报告结论是：,在给定负载条件,下温升低于限值,25,C,90,C,65,C,3#,片侧边温度,25,C,85,C,60,C,6#,片里侧温度,35,C,120,C,85,C,温升最,大片温度,？,120,C,一、引言,(,我国标准与外国标准不同,)4/4,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,1/6,这类有明显质量缺陷的磁场断路器和配套,SiC,灭磁电阻存在安全隐患竟然在我国众多大型发电机十多年中长时间采用,多次发生事故，仍然没有被及时查处改进。,1.1 1991,年沙岭子,300MW,火电机运行中,SiC,灭磁电阻烧毁事故,1.2,1995,年在张家囗,300MW,火电机行中,SiC,灭磁电阻烧毁事故,1.3,襄樊,300MW,火电机行中,SiC,灭磁电阻烧毁事故,1.4,2001,年李家峡,400MW,水电机行中,SiC,灭磁电阻烧毁事故,2006,年到李家峡水电厂调查时发现,全厂,4,台,400MW,水轮发电,机仍在继续照常使用。,查处建议,:,把,SiC,更換成,ZnO,并在断路器常闭触头与,SiC,串联回路中增设直流电流变换 器和,SiC,误通电流报警信号装置,;,或,SiC,或,ZnO,在线监测装置,78,。,内部资料,请勿外泄,!,1,、法国,AMF-CC-NOR-2000A,型常闭触头间距太小导致运行严重事故,内部资料,请勿外泄,!,2,、加拿大,AMF-1A,型断路器,美国,9RV6A251,型,SiC,灭磁电阻组件缺陷隐患,二滩水电厂,6,台,550MW,水电机成套引进加拿大,AMF-1A,型断路器,美国,9RV6A251,型,SiC,灭磁电阻组件,1998,年,7,月才全部投运。但在,1999,年试验中暴露,4,大缺陷隐患。,2002,年二滩电厂被迫决定重新招标订货，逐年逐台更换这,6,台发电机全套励磁盘及其灭磁装置。,(1),断路器引弧触头头部质量缺陷在切合中容易断裂脱落。,(2)SiC,组件中混入个别质量差片子,注入不大能量,出现局部温升过高,飞弧击穿事故。见图,1,、,2,、,3,。,910,图,1 1,个,SiC,组件在能量冲击试验中发生飞弧短路录波图,图,2 SiC,组冲击试验中发生飞弧烧损后的现场彩色照片,(3),个別质量差,SiC,片在,V-A,测试中局部温升过高穿孔击穿短路。,图,3.V-A,特性测试彩色照片,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,2/6,内部资料,请勿外泄,!,3,、瑞士,HPB,型直流断路器的缺陷隐患,(1)2006,年,1,月,1,日岱海火电机,600MW,因,HPB-81,弧压过低误强励灭磁失败事故扩大烧毀更換全套,ABB,励磁盘。事故录波图和数据如下图,4,所示,:1112131415,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,3/6,(2),拉西瓦,5,台,700MW,机,HPB45M-82S,型磁场断路器断流弧压过低隐患,对,HPB45M-82S,型磁场断路器断流弧压,2006,年上海,ABB,、广科院向拉西瓦投标书写,4000V,是错的,理由,:,1)2007,年,1,月签订励磁合同时,上海,ABB,鉴于发现过去把,HPB,断流弧压能保证值定得过高隠患,公布两件事,:,“,一是今后把过去向中国众多,600MW,火电机供货的,HPB-81,型断路器都逐台无偿改造升级改造为,HPB-82,型,;,至今已改造完。二是在合同上把拉西瓦,HPB45M-82S,型磁场断路器断流弧压从投标书,4000V,纠正为合同书,2800V,。,”,2)2007,年,11,月在广州召开拉西瓦第二次设联会上广科院代表提出可保证在,3400V,以上，并提供灭磁计算书,断路器断流弧压安全裕度系数,K,为,1.051,。现证实为,2800V,K,为,0.867,是隐患应及时查处,!,3)2012,年,7,月浙江电科院向向上海机电设备成套研究院查询,答,2800V,。,并提供瑞士,ABB,为,600MW,发电机工程编写的励磁计算书写明,:,“,HPB60M-82S,型磁场断器的断流弧压是,2800V。,”,4)2012,年,8,月,20,日晚上上海,ABB,工程服务部经理王绪雄与笔者相约通电话中,肯定是,2800V,。,5)HPB45M-82S,型断路器采用与,UR,系列类似结构短弧灭弧栅,灭弧栅间,60,个。后者使用说明书,:,“,每个间隙弧压是,4050V,”,6),2006,年,1,月,ABB,专家和岱海现场查处理事故调试报告写明,:HPB60M-82,型,最大断弧电压为,2000V,。,内部资料,请勿外泄,!,！,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,4/6,内部资料,请勿外泄,!,7),对下述表,2,瑞士,HPB,型直流断路器型试数据统计表的分析意见,:1617,来,源,试验项目,回路,L(H)/R,（,）或,(s),值,切断电流峰值,d(kA),断口,最大弧压值,d(kV),录波,图,瑞,士,公,司,提,供,型,式,试,验,报,告,HPB45-82,电气寿命试验,12.6ms,180,次，间隔,2min,4.63-4.77kA,269-3.36kV,HPB45/60-81/82,短路试验,1,10/13.1ms,3,次,间隔,2min,50.6-61.2/46.2-53.0 kA,2.40-2.48/,3.83-3.89 kV,和,4.2.3,HPB60-82,短路试验,2,13.1/99ms,3,次间隔,2min,46.2-53.0/9.3,9.8 kA,3.83-3.89/,3.09,3.44kV,和,4.2,.,4,.1,HPB60-82,短路试验,3,电阻性,3,次间隔,2min,73.2,84.0 kA,2.73,2.78 kV,(1).2,HPB60-82,短路电气寿命试验,电阻性,10,次间隔,2min69.5,84.2 kA,2.64,2.98 kV,(1).3,合,肥,科,聚,公,司,试,验,报,告,HPB60-82,弧压试验,1,0.3H/0.1,3s,0.4kA,0.8kV,(2,),之,1,HPB60-82,弧压试验,2,0.3H/0.1,3s,0.8kA,2.5kV,(2),之,2,HPB60-82,弧压试验,3,0.3H/0.1,3s,0.9kA,2.7kV,(2),之,3,HPB60-82,弧压试验,4,0.89H/0.1,8.9S,0.45kA,2.6kV,(2),之,4,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,5/6,“,型试,”,已经证实,HPB,的最大弧压数值,首先它是随着切断的电流数值,增大减小而增大减小，随后它又随着切断电路的时间常数增大减小而,增大减小。,“,型试,”,和合肥科聚公司实测录波证实,切断,46.2-53.0kA,电流最大断弧电压才有,3.83-3.89kV,而拉西瓦发电机最大灭磁电流为,约,10kA,仅为,“,型试,”,切断电流的,5,分之,1,怎么可能最大断弧电压达,到,4000V?,而且,“,型试,”,中与,10kA,相近的断流试验值是,9.3,9.8 kA,断,流弧压实测值为,3.09,3.44kV,其回路时间常数为,99ms,。而实际上发电,机解列形成定子开路，转子铁蕊由于长时间误强励已处于高度饱和状,态，这种状态下的,“,灭磁回路时间常数,”,虽然无法从试验实测，但可,从岱海,2,号机误强励灭磁事故录波图中得到旁证！它确实是个很低数值，,所以导致,HPB60M81S,型磁场断路器弧压，异常低下，灭磁动作后,600ms,内转子电压没有反向,事故严重扩大,(,注,:ABB,吸取岱海事故经验教训才作了上述,6),中所述两项重大纠错措施,国内有关单位为何还坚持原来的错误呢？,),。,广科院灭磁计算书中写的,3440V,的前面有遗漏。把,3.09,3.44kV,，写成是,3440V,是一种不正常出现的差错！因为即使广科院提出修正,HPB45M-82S,型磁场断路器最大断弧电压值的理由成立,根据可靠性和性能保证值的定义,最大断弧电压应该,3.09kV,。,8),结论,:HPB45M-82S,型断路器断流弧压性能是,2800V,它在严重误强励,事故灭磁安全裕度系数为,0.867,是不安全隐患！建议更換断流弧压高的断路器,或者用大能量,ZnO,长替換,SiC!,消除不安全隐患！,内部资料,请勿外泄,!,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,6/6,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,1/5,(1)2001,年二滩备品,1,个,SiC,灭磁电阻组件能量冲击试验,见图,13;,(2)2006,年三峡备品,2,个,SiC,灭磁电阻组件能量冲击试验,:,拆开成,14,个并联支路,10%,小能量冲击,均能系数,0.79;79%,大能量冲击,点温计测温,均温系数,0.76;,电压温度系数,-0.472%/,见图,5,、,6;,18,(3)2007,年嘉华备品,5,个灭磁电阻组件分別作小到大能量冲击试验,31,次,用红外热成像仪测温,D#,组件均温系数最差,-0.656,。,2008,年嘉华,600MW6,号机作额定空载灭磁试验,对,1,个,SiC,组件用红外热成像仪测温,均温系数最差,-0.5,。见图,7,、,8;,19,内部资料,请勿外泄,!,1,、对,SiC,质量隐患,4,次试验和,4,次亊故调查的经验教训,4,次,1,比,1,模似灭磁能量冲击试验,图,7,嘉兴发电厂,2,号发电机空载额定灭磁试验热像图,图,8,嘉兴发电厂备品,D,号组件极限能量试验热像图,图,5,、,6,三峽,SiC,非线性电阻,600A/US14/7P/2S,试品,(4)2005,年瑞士,ABB,提出对,600A/US16/P/Spec.6298,型,SiC,组件所作的型式试验测温报告。见表,2.,4,次发电机灭磁事故调查,(1),隔河岩,300MW,水电机现场作一次发电机空载灭磁试验时并联,3,个,9RV6A251,型,SiC,灭磁电阻组件中有,1,个组件飞弧击穿烧坏,证实二滩试验室试结论正确。,20,(2)2001,年李家峡,1,台,400MW,水电机组刚并网发电不久,2,串3,并,6,个组件中,有,3,个组件冒烟烧黑。,7,8,(3)2002,年,4,月,4,日天生桥二级,1,台,225MW,水电机从奧地利伊林成套引进励,磁装置,配有英国,PA2/6/28/10,型,SiC,灭磁电阻，发生发电机空载励磁调节器失控误強励,保护启动灭磁时,SiC,灭磁电阻部分组件发生飞弧击穿短路,12,个组件中有,2,个严重烧黑。见图,9,天生桥二级发电机,SiC,灭磁电阻组件在发电机空载误强励事故灭磁时飞弧烧毁后的彩色照。,16,内部资料,请勿外泄,!,图,9,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,2/5,内部资料,请勿外泄,!,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,3/5,(4),潘家口,1,台,90MW,抽水蓄能机因长时间异步运行,所配置,ABB,的,RA432-1/34,型,SiC,组件,2,个,68,片中有,3,片爆裂成,34,小块,1/3,片子特性因过热变坏,2/3,片子特性正常。,21,2,、引进,SiC,存在混入个別质量差片子的原因：外商在,SiC,片生产筛选工艺上存在严重缺陷隐患,SiC,片是把陶瓷粉末与碳化硅,(,金钢砂,),精密拌合，加压成型,放入隧道窑中高温烧结而成,再在其表面喷镀一层金属,以求有良好导电功能和便于焊接。所以,SiC,又名,“,CERAMSIL,陶瓷硅,”,。显然,SiC,片这种制造材质、方法、步骤导致它的电气特性具有较大,“,分散性,”,！这种大批生产出来的陶瓷硅,SiC,片子中,存在少数材质不均匀质量不合格的,SiC,片子！,(2),问题在于外商在,SiC,片生产筛选中忽略了这个特点。他们对这种同,批次生产出来的每片,SiC,片的筛选工艺流程,只是采用,“,加注,250A,电流，测量阀片电压,U250A,，保证所选用的并联每片,SiC,上述电压值,U250A,尽量相同，相差不超过,5%,”,的筛选,工艺，,缺少如同我国对,ZnO,非线性灭磁电阻片的筛选工艺流程：,“,对每一片生产出来的,ZnO,片,加注标称能容量冲击测量质量捡验筛选工艺,和同时测录其伏安特性曲线,存入电脑数据库中,以备组成组件向用户成套串并联供货时,采用专用程序选片时选用的工艺。,”,外商生产,SiC,没有采用这种筛选工艺,可能是导致向用户供货的整套,SiC,组件中,混入个别质量不合格的,SiC,片子的根本原因。,3,、对,SiC,质量隐患查处措施的建议,上述,SiC,隐患及其查处办法,已经在,2010,年,8,月,2010,全国水电自动化技术学术交流研讨会议,敦煌会上发表,16;,和于,2011,年,8,月在,2011,年第,4,期上发表的,17,上,都做了详细说明,建议各位同行查阅原文，本文就不说了,只是最终慎重向选用,SiC,灭磁电阻的有关单位提出以下查处建议,:,(1),为了在电厂和工程中认真执行,“,反措,”和,“,规程,”,规定，应向,SiC,配,套供货公司查询,:SiC,组件出厂前是否按我国,规程,“,表,2,”,非线性电阻试验要求中的规定要求：作过,“,灭磁能容量,”,冲击升温和,“,温度系数,”,检验？并索取检验记录文件,“,如果供货公司 没有做,而且无条件做,则我方应保留货到现场后,允许中方采用红外热成像仪拍摄对每个组件作承受小能量冲击后的红外热成像图谱,藉以判断,SiC,供货中是否混入局部温升过高和温度系数不合规程规定质量不合格的,SiC,片的权力,作为到货质量检验验收依据。,(2),对于采用,SiC,灭磁电阻己经投入运行单位,则建议按照上述文件推荐方法分别先和后对备用和主机配套,SiC,组件进行离线简易能量冲击测温方法检测,藉以捡查确认组件中是否混入有局部温升过高质量有缺陷隐患的,SiC,片,均能系数、均温系数不合格,(,指不符合规程规定、厂家规定和上文要求,),的,SiC,组件、,SiC,片，需要及时查处改进,。,内部资料,请勿外泄,!,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,4/5,(3),对引进,SiC,组件作在线监测,详见,22,。因为个別质量不合格的,SiC,片其局部温升过的部位位置,必须用,1617,方法监测才能暴露,所以建议先用后者方法发现局部温升过高部位置,再用前者方法对部位置作在线监测,才能有效提高对,SiC,组件质量监测实效。,囯产,ZnO,组件作在线监测装置正在,安徽通辰电气有限公司,研制。,实践是检验真理的唯一标准！进行必要的,试验是检验查处引进灭磁装置质量隐患的必,要措施！,内部资料,请勿外泄,!,三、,SiC,灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,5/5,1.,发电厂重大反事故措施,(,试行,)2007,年,10,月,26,日,国家电网公司,2.DL/T 294.1-2011,2011,年,11,月,1,日 国家能源局,3.DL/T 294.2-2011 2011,年,11,月,1,日 国家能源局,4.ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003),用于旋,转电机的封闭式磁场放电放电断路器,5.M&I Dr.Jeff Roberson METROSOL SIC,非线性电阻在灭磁,系统中的应用,2009,年,4,月北京水电国际会议论文,6.ABB 2005,年,2,月 签署提供,1993,年,2,月对,600A/US16/P/Spec.6298,型,SiC,组件所作的型式试验报告,7.,李家峡发电机,SiC,灭磁电阻在发电运行中烧毁事故调查报告,拉西瓦建设分公司,设计监理部专家组,陈福山,2006,年,7,月,20,日,8.,李家峡水电厂,4,台,400MW,发电机组灭磁装置存在隐患的处理建议,拉西瓦建设分公司,设计监理部专家组,陈福山,2006,年,7,月,20,日,9.,二滩电厂励磁系统咨询报告,2001,年 中国科学院等离子体物理研究所,10.,二滩水电站,550MW,水轮发电机灭磁系统分析 冯詰 水电厂机电技术,2004-6;,11.,ABB,关于内蒙古岱海电厂,2,号机组励磁系统故障的初步调查报,2006.1,内部资料,请勿外泄,!,四、参考文献,1/2,内部资料,请勿外泄,!,四、参考文献,2/2,12.,ABB Preliminary Fault Analysis Report,故障初步分析报告,电厂名称：内蒙古岱海电厂，岱海,2,号机组,2009,年大连励磁学会论文集,13.,有关岱海,600MW,发电机励磁装置事故调查分析报告的解读和建议,拉西瓦建设分公司,设计监理部专家组,陈福山,2006,年,10,月,8,日,14.,有关岱海电厂,600MW,发电机励磁装置事故调查分析报告的解读和建,议补充之一拉西瓦建设分公司设监部专家组,陈福山,2006年10月22日,15.,岱诲电厂,600MW,汽轮发电机励磁故障初步分析报告事故录波和资料,拉西瓦建设分公司,设监部专家组陈福山,2006,年,10,月,16.,陈新琪等,对引进,SiC,组件做离线能量冲击测温检验质量方法探讨,2010,年,8,月,2010,全国水电自动化技术学术交流研讨会议,敦煌会论,文集,17.,陈新琪等,SiC,组件离线能量冲击测温检验质量方法,2011,年第,4,期,18.,156米水位三峡发电机灭磁系统性能分析与灭磁安全性试验研究验收,报告 2006,年,6,月三峡水力发电厂 合肥科聚高技术有限公司,19.,浙大型发电机励磁系统,SiC,灭磁电阻试验研究科技成果鉴定材料,2009,年,1,月 江嘉华发电有限责任公司,20.,2001年4月21日向隔河岩水电厂现场2,次电话调查记录，,2008年11月13日与现场1,次手机短信记录 陈福山,21.,2001年6月4日,潘家口抽水蓄能电厂电话调查记录,陈福山,22.,臧卫平,ESA-1,型碳化硅非线性电阻灭磁装置在线监测系统的研制及现场实测,哈尔滨科力电力有限公司,2009,年大连励磁学会论文集,