2机组因汽机PC I段失电掉闸解读.docx

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2机组因汽机PCI段失电掉闸解读

#2机组因汽机PCI段失电掉闸

一、故障前机组运行工况

2008年6月20日12时03分，＃2机组AGC自动方式，负荷546MW，汽机保安MCC由汽机PC21段带；22、23、24、25、26磨煤机运行，21、22汽泵并列运行，21、22汽泵均为＃1交流润滑油泵运行，＃2备用；电泵跟踪备用；21氢冷升压泵运行，22备用；21汽侧真空泵运行，22、23备用；21EH油泵运行，22备用；22定子冷却水泵运行，21备用；21空侧交流密封油泵运行，空侧直流密封油泵备用；22火检冷却风机运行，21备用。

二、汽机PCI段所带主要运行负荷

1、汽机MCC21段

2、汽机保安MCC段

3、21汽侧真空泵

4、22汽侧真空泵（备用）

5、21氢冷升压泵

6、21小机＃1交流润滑油泵

7、开式水注水泵控制柜电源

8、高压旁路油站电源

9、高压备用密封油泵（备用）

10、21定子冷却水泵（备用）

汽机MCCI段所带主要运行负荷：

1、21EH油泵

2、主变冷却器电源

（一）

3、励磁系统整流柜通风电源

4、21小机油箱排烟风机

汽机保安段所带主要运行负荷：

1、电动给水泵润滑油泵

2、22火检冷却风机

3、空侧交流润滑油泵

4、汽机所有电动门配电箱电源

5、DCS系统电源

6、BPS系统控制电源

7、DEH系统电源

8、机组220V直流＃2浮充电器柜

9、机组110V直流＃1充电器柜

10、机组110V直流＃2充电器柜

11、＃1热控控制电源

12、主机盘车（备用）

13、21汽泵＃2交流润滑油泵（备用）

14、22汽泵＃2交流润滑油泵（备用）

15、21氢侧交流润滑油泵（备用）

16、21、22顶轴油泵（备用）

17、低旁油站电源

（二）

18、主机交流润滑油泵（备用）

19、21、22小机顶轴油泵（备用）

三、故障发生经过

12：

03：

36.73521汽机变保护跳闸信号来。

12：

03：

37.083汽机变高压侧开关20BBA09开关分闸反馈来。

12：

03：

36.82821氢冷升压泵运行信号消失。

12：

03：

36.86421氢冷升压泵停反馈来。

检查22氢冷升压泵联启。

12：

03：

37汽机PC21段、汽机MCC21段、汽机保安MCC失电、汽机所有电动门配电盘失电、所有电动门、电动调门失电（给水系统、凝结水系统电动门、抽汽、循环水等）

电泵润滑油泵跳闸

21汽泵＃1润滑油泵跳闸

21EH油泵跳闸

空侧交流密封油泵跳闸

21主机润滑油冷却水升压泵跳闸

22火检冷却风机跳闸

21小机油箱排烟风机跳闸

12：

03：

37.276电泵辅助润滑油泵自启动，但由于此时保安MCC段无电压，启动超时。

12：

03：

42.025电泵辅助润滑油泵自启动成功。

12：

03：

37.95521小机#2润滑油泵自启动，但由于此时保安MCC段无电压，启动超时。

12：

03：

41.739#2润滑油泵自启动成功。

12：

03：

41.716汽机保安MCC进线开关20BMB02开关合闸，保安段切换成功。

12：

03：

4221小机直流油泵启动，但小机润滑油压已降至0.136Mpa，润滑油压低二值来

12：

03：

4221汽泵润滑油压低跳闸，触发RB，检查26、23磨煤机跳闸，控制方式切为汽机跟随降负荷，电泵未联启，快速强启电泵，但电泵没有启动允许，查找原因。

12：

04：

13真空至－76.6kpa，23真空泵联启。

12：

04：

29锅炉MFT，汽包水位低三值。

12：

04：

32负荷降至450MW，汽轮机跳闸，发变组解列，汽轮机跳闸首出为“低压凝汽器真空低”。

12：

05：

05手启主机交流润滑油泵，高压备用密封油泵失电启不来,检查为汽机PC21段失电，派巡检配电室检查。

12：

05：

47手打22汽泵。

12：

06：

17复位电泵首出，复位后电泵仍不能启，将出口电动门关闭，勺管关到零，启动电泵，锅炉上水。

12：

06检查汽机跳闸后联锁动作情况，发变组动作正确，励磁开关跳开、500KV开关跳闸；调节轴封压力，恢复真空；检查EH油泵切换运行正常；密封油系统运行正常；定冷水系统运行正常。

12：

06检查锅炉MFT联锁正常，恢复锅炉风烟系统及磨煤机挡板，准备锅炉吹扫。

12：

07经查汽机PC21段失电原因为21汽机变差动保护动作，立即检查21汽机变压器本体及汽机PC21段、MCC21段负荷情况，发现21氢冷升压泵“速断保护”灯亮，运行人员立即将其开关摇至隔离位，测其绝缘为零，挂禁止合闸牌并通知电气室检查电机本体情况。

将PC21段所有负荷拉至隔离位、20BBA09开关摇至隔离位，测量变压器高压侧及高压电缆绝缘正常，测量汽机PC21段母线绝缘正常。

退出21汽机低压变的差动保护

12：

25申请调度同意后，开始恢复2号机组。

12：

30锅炉吹扫完毕，投入B层、E层、C层油枪点火。

13：

04试给21汽机变送电成功。

13：

09等离子拉弧，启动22磨煤机。

13：

11汽机PC21段母线送电，汽机MCC21段送电，恢复负荷送电，退出21汽机变差动保护。

14：

37主机转速至0，投入主机盘车。

四、机组掉闸后检查情况

1、2号机汽机PC21段上的21氢冷升压泵MT开关上有“速断保护”动作信号。

检查电机三相绝缘为零，接线柱有明显短路痕迹。

2、2号机6KV21汽机变20BBA09开关柜上的变压器差动综保装置（WDZ-441）上报“比率差动保护动作”信号，B相差动保护动作。

故障后21汽机变差动保护装置上动作记录：

DIA=0.01AA相差流

DIB=0.21AB相差流

DIC=0.01AC相差流

HIA=0.08AA相高压侧电流

3、发变组故障录波器上在21汽机变跳闸时没有启动录波。

只有发电机跳闸时启动的录波图。

4、密封油系统之前是空侧交流密封油泵（汽机保安MCC段）运行，22氢侧交流密封油泵（汽机PCII段）运行，在汽机PCI段及汽机保安MCC失电后，22氢侧交流密封油泵运行正常。

空侧交流密封油泵在保安段切换过程中失电，直流密封油泵联启正常，维持氢油差压正常。

保安段切换完成后，空侧交流密封油泵自启动正常。

5、EH油系统之前为21EH油泵（汽机MCCII段）运行，汽机PCI段失电后，22EH油泵联动正常，EH油压正常。

6、21汽泵之前是＃1油泵运行（汽机PCI段），＃2油泵备用（汽机保安MCC），PCI段失电后，＃1油泵跳闸，＃2油泵联启，但＃2油泵因保安段切换有时间差（4S）也未出力，尽管直流油泵也启动，但小机润滑油压降至低二值汽泵跳闸，保安段带电后，＃2油泵自启动，油压恢复正常。

五、暴露问题及原因分析

从事故追忆上查得：

汽机PC21段、汽机MCC21段、汽机保安MCC失电的时间是12：

03：

37，锅炉MFT时间为12：

04：

29，汽轮机跳闸时间是12：

04：

32，整个从失电到跳机的时间仅为55秒，时间非常之短。

1、汽机PC21段失电暴露问题及原因分析：

21氢冷升压泵保护动作应该跳开该开关，而实际情况是越级跳开了21汽机变高压侧开关，使整个汽机PC21段失电、汽机MCC21段失电、汽机保安MCC失电，扩大了事故范围，造成停机。

1）、21氢冷升压泵MT开关控制器上的速断保护动作跳开21氢冷升压泵开关原因：

停机后检查21氢冷升压泵电机，三相绝缘为零，接线柱无明显短路痕迹，电气专业迅速组织人员更换备用电机。

解体检查发现电机内部非驱动端端部绕组槽口部位下部发生短路接地，事故前21氢冷升压泵电机一直在运行状态。

2）、汽机PC21段失电原因初初步分析：

21汽机低压变B相差动保护在近区区外短路故障时误动作，造成2号机组汽机PC21段失电。

检查差动保护CT二次接线回路未见异常，保护定值检查无误。

21汽机低压变B相差动保护误动作原因：

可能由于近区短路故障造成汽机变低压侧CT饱和，引起传变不正确，达到了差动的动作值。

21PC段失电，汽机PC21段母线PT低电压动作信号延时2秒报出，同时汽机PC21段至汽机保安MCC的馈线开关跳闸；汽机保安MCC来自汽机PC21段的进线开关在汽机PC母线低电压信号报出2秒后跳闸，同时来自汽机PC22段的进线开关合闸，2号机组汽机保安MCC切换成功。

2、锅炉灭火原因分析

1）、21汽泵跳闸原因主要是：

两台汽泵之前均为＃1交流润滑油泵运行，在汽机PC21段失电后，21小机＃1交流润滑油泵失电，应联锁启动＃2交流润滑油泵，而＃2交流润滑油泵在汽机保安MCC段带，汽机保安MCC段也失电，虽汽机保安MCC段能自动切换到汽机PC22段，但有4秒的时间差，在这4秒内小机润滑油压降到了－0.08Mpa跳汽泵值。

2）、在21汽泵跳闸后，RB动作，机组切为机跟随方式，26、23磨煤机相继跳闸，负荷下降。

但21汽泵跳闸后，电泵未联启，由于电泵润滑油泵在汽机保安MCC段带，汽机保安失电切换过程中，电泵润滑油泵跳闸，使电泵跳闸首出中出现润滑油压低，汽机保安失电切换后电泵润滑油泵虽启动，但油压低首出存在，闭锁了电泵的联启。

3）、在21汽泵跳闸电泵未联启的情况下，22汽泵虽未跳闸，但其出力在之前546MW负荷下已经接近额定出力，虽然在21汽泵跳闸后22汽泵给水流量增大，但增加的很有限，不能弥补给水流量的降低。

21汽泵跳闸后给水流量从之前546MW负荷下的1338t/h迅速下降为594t/h，汽包水位直线下降，由之前的1.3mm直降为－300mm，汽包水位低三值锅炉MFT。

3、汽轮机掉闸暴露问题及原因分析

汽机PC21段失电后，21真空泵未跳闸，DCS画面显示仍然为运行状态，但电流为0，表明其已经停止工作，但21真空泵入口快关电磁阀未关闭。

真空泵已经不工作，而入口快关阀未关，真空泵入口又无止回阀，大量空气漏入凝汽器，导致真空急剧下降，低压凝汽器真空低至－67kpa，保护动作，汽轮机跳闸，发变组解列。

六、采取的措施

1、故障发生后，继电保护专业人员在第一时间检查了高、低压侧CT二次回路，测量了回路直阻，保护定值设置情况，未见异常。

同时，上报京能国际，联系电科院专家协助解决。

需对21汽机变高、低压侧CT伏安特性、饱和特性等进行试验；

需对21汽机变差动保护装置进行全部校验，检查装置本身是否存在问题。

2、为稳妥起见，暂将21汽机低压变的差动保护退出，待误动原因彻底查明、消除之后，再投入差动保护。

3、对损坏电机更换备用电机保证设备正常运行，并对故障电机进行检修，更换电机定子绕组。

对同批产品22氢冷升压泵电机内部绝缘情况进行解体检查。

在电动机检修时，要加强对定子绕组端部特别是槽口部位检查试验，发现问题及时处理；

4、继续研究单台汽泵跳闸不联起电泵情况下RB的逻辑，完善和优化水位自动回路，寻找合适时机组织试验，力争近早实现这种情况下RB成功；

5、为了防止再次发生真空泵失电后入口蝶阀无法关闭的问题，计划增加入口蝶阀的关闭逻辑：

本台真空泵的低电压信号和电流信号消失相与，确保再次出现类似问题后蝶阀及时关闭。

七、后续检查处理情况

1、6月25日至6月29日，在京能国际领导、电科院、厂家帮助下，进行了相关检查：

1）、在#2机组6KV配电室20BBA09开关柜（21汽机变）端子排上打开高、低压侧CT电流端子中间滑块，用高精度万用表测试CT侧、保护装置侧的二次直阻数值与C级检修二次直阻测试数值对比，未见异常。

2）、保护人员核对21汽机变差动保护装置内定值设置，与定值清单一致。

保护定值清单：

被保护设备名称：

汽机低压变额定容量：

2000kVA

保护型号：

WDZ-441低压变压器差动保护装置

高侧CT变比：

800/1A低侧CT变比：

4000/1A

保护名称

整定值

变压器容量S

2000MVA

高侧额定电压U1N

6300V

低侧额定电压U2N

400V

变压器钟点数KMODE

d,YN11

高侧CT额定一次值CT11

800A

高侧CT额定二次值CT12

1A

低侧CT额定一次值CT21

4000A

低侧CT额定二次值CT22

1A

差动电流起动值Icdqd

0.15A

差动速断定值Isdzd

1.84A

比率差动制动系数Kb1

0.5

二次谐波制动系数Kxb

0.15

CT报警门槛值Ibj

0.1A

投差动速断CDSD

投入

投比率差动BLCD

投入

CTDX闭锁比率差动DXBS

投入

3）、将21汽机变检查保护装置电源停电，将装置内部的板件拉出进行外观检查、板件上元器件接触情况检查，均未见异常。

4）、检查高、低压侧CT二次接地点，高压侧接地点在CT盘柜端子排上；低压侧接地点在CT本体处。

5）、检查差动保护二次回路接线与图纸一致，接线正确。

6）、检查差动保护二次回路接线接触状况，接线紧固。

7）、检查21汽机变差动保护高、低压侧CT准确级情况如下：

高压侧CT保护用变比为800/1准确级10P20型号：

LZZBJ-12/185H/4容量：

15VA短时热电流50/2KA/S动稳定电流125KA生产厂家：

大连第一互感器厂。

低压侧CT保护用变比为4000/1准确级：

10P型号：

LN8-0.66容量：

40VA生产厂家：

苏州鼎浩

8）、随后将此变压器差动保护退出，保留变压器过流速断保护，恢复了21汽机低压变及2号机汽机PC21段带电。

带负荷检查相量、差流，核实差动保护二次接线正确。

重新启动后21汽机变差动保护装置记录：

IAH=0.04AA相高压侧电流

IBH=0.05AB相高压侧电流

ICH=0.04AC相高压侧电流

IAL=0.15AA相低压侧电流

IBL=0.15AB相低压侧电流

ICL=0.14AC相低压侧电流

DIA=0.00AA相差流

DIB=0.00AB相差流

DIC=0.00AC相差流

HIA=0.04AA相制动电流

HIB=0.04AB相制动电流

HIC=0.04AC相制动电流

9）、6月26日电科院人员到达现场。

在做好了2号机汽机PC21段的负荷转移及安全措施后，将21汽机低压变停运。

检查情况如下：

A、电气专业对21汽机低压变中性点接地电阻进行了检查，未发现问题。

B、继电保护专业对相关的CT二次回路又进行了检查，包括：

CT回路的接线、绝缘、接地情况等，未发现问题。

打开低压侧CT的电流端子中间滑块，用1000V摇表在380V汽机配电室进行低电压侧CT上送开关柜的电缆绝缘测试，测试结果如下：

A相对地：

大于2000MΩ

B相对地：

大于2000MΩ

C相对地：

大于2000MΩ

N相对地：

大于2000MΩ

A相对N相：

大于2000MΩ

B相对N相：

大于2000MΩ

C相对N相：

大于2000MΩ

A相对B相：

大于2000MΩ

A相对C相：

大于2000MΩ

B相对C相：

大于2000MΩ

9.2.2对高压侧CT进行绝缘测试，测试结果：

A相对地：

大于2000MΩ

B相对地：

大于2000MΩ

C相对地：

大于2000MΩ

N相对地：

大于2000MΩ

A相对N相：

大于2000MΩ

B相对N相：

大于2000MΩ

C相对N相：

大于2000MΩ

A相对B相：

大于2000MΩ

A相对C相：

大于2000MΩ

B相对C相：

大于2000MΩ

C、对21汽机低压变20BBA09开关柜上的变压器差动综保装置（WDZ-441）进行了静态校验。

发现装置的采样与实际输入的电流存在差异：

采样显示值为实际输入电流的2倍。

将差动保护装置停电，检查装置内部板件，确证装置交流模件上的CT多绕一匝。

装置送电后进行了差动保护的启动定值及相关的拐点等定值的校验，在检查过程中均存在上述问题。

由于电厂设备的特殊情况，为了使21汽机低压变差动综保装置采样及设置更准确，保护厂家人员对WDZ-441内部小CT人为的增加了一倍的二次线圈匝数，所以其采样也扩大了一倍。

与此相匹配的定值在输入保护装置时也应该相应的扩大一倍，定值通知单上启动值为0.4Ie，对应装置内差动电流启动值应为0.19A，实际装置内差动电流启动值为0.15A，与定值通知单略有偏差，但该启动值对应CT匝数增加后的变压器额定电流比例为32.5%,符合大型发变组继电保护整定计算导则DL/T684-1999中规定：

采用比率制动原理的差动保护启动值在工程实用整定计算中可取20%—50%额定值，一般工程宜采用不小于30%额定值，21汽机变差动保护动作与此定值无关。

对差动保护的采样、定值及逻辑进行了检查，未发现问题。

由于现场运行情况及试验设备的原因，没有能够对CT的本体进行饱和特性及传变特性的试验。

2、原因分析

21汽机低压变B相差动保护动作原因为：

21汽机变WDZ-441变压器差动保护装置静态校验未见异常，但受现场条件限制无法做到故障再现，装置内部信息较少，还需要进行在故障状态下WDZ-441变压器差动保护装置动作行为测试，不排除由于装置故障导致差动保护误动的可能性。

在条件允许的情况下还需对21汽机变高、低压侧CT的铭牌进行检查确认，并进行相关CT试验，以进一步明确B相出现差流的原因是否是因为较大短路电流的情况下21汽机变某一侧CT传变特性不好或饱和所致。

3、暴露出的问题

1）、WDZ-441变压器差动保护装置是南京东大金智公司早期产品，产品受条件限制，没有故障录波功能，内部的动作报告信息记录也不全，给故障分析带来许多不便。

2）、虽然21汽机变WDZ-441变压器差动保护装置静态校验未见异常，但受现场条件限制无法做到故障再现，还需要进行在故障状态下WDZ-441变压器差动保护装置动作行为测试。

3）、机组在运行状态和时间的问题，没有对21汽机变高、低压侧CT的铭牌参数进行相关CT试验，无法进一步明确B相出现差流的原因是否是因为较大短路电流的情况下21汽机变某一侧CT传变特性不好或饱和所致。

4）、管理工作中还有漏洞。

保护装置定值设置未能正确执行定值通知单。

说明技术人员对保护装置了解程度不够，还需加强培训，让每个专业人员都清楚保护装置内部情况，能正确设置保护定值。

4、采取的措施

1）、需对21汽机变高、低压侧CT伏安特性、饱和特性等进行试验，此项工作需在2号机组C级或C级以上检修时请电科院使用专门的大电流仪器进行测试。

2）、需对21汽机变差动保护装置进行故障状态下型式校验，进一步检查装置本身是否还存在问题，此项工作需在2号机组C级或C级以上检修时将保护装置送至厂家进行专门的型式测试；

3）、为稳妥起见，暂将21汽机低压变的差动保护退出，重新校对21汽机变过流速断保护的灵敏性及可靠性，确保过流速断保护能可靠、灵敏的切除故障；

4）、运行时加强对此系统的巡视检查，发现异常或缺陷及时消除；

5）、按照保护装置实际情况，修改保护装置的定值，使其满足实际的要求。

对此问题举一反三，检查1#、2#机组其他6kV保护装置是否也存在上述问题，及时进行整改；

6）、请华北电科院系统所继电保护整定计算的梁玉枝高工来现场进行厂用电系统电气设备的保护配置、定值计算、保护优化、上、下级配合的选择性、保护用CT准确级等方面的技术指导；

7）、利用设备停运机会，考虑对部分变压器和重要辅机差动保护装置进行技术换型工作。