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《给煤机MCC跳闸暴露出的问题及改进措施 》

  郭雅峰

(内蒙古华电乌达热电有限公司,乌海,016000

摘要:380V给煤机MCC所带负荷发生接地故障,越级跳闸造成给煤机MCC电源进线断路器跳闸,给煤机全部失电,导致机组降负荷事件。针对此次故障,分析380V厂用电系统接地故障造成越级跳闸的原因,提出了改进措施。

关键词:单相接地   越级跳闸   改进措施

Abstract: the load of the 380 V coal feeder MCC has a ground fault, and the over level trip results in the trip of the incoming circuit breaker of the MCC power supply of the coal feeder, and all the power of the coal feeder is lost, resulting in the load reduction event of the unit. In view of this fault, the paper analyzes the causes of over tripping caused by the grounding fault of 380V auxiliary power system, and puts forward the improvement measures.

Key words: single phase grounding step-by-step tripping improvement measures

0设备概述

某电厂一期工程2×150MW机组低压厂用电变压器采用“Dyn”接线,高压侧连接高压厂用母线,为不接地系统,低压侧为直接接地系统,采用动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的方式为电动机提供工作电源。每台机组配置6台给煤机,为锅炉提供入炉煤燃料,给煤机电机为4kW,位于主厂房17.5米,由380V给煤机 MCC供电,380V给煤机MCC采用单母线接线方式,配有两路工作电源,取自低压厂用动力中心(PC)的不同母线上,在380V给煤机MCC侧采用双向刀闸手动切换。

380V给煤机MCC两路电源进线开关均采用ABB F型三相框架断路器、配置SACE PR1/P型低压智能保护器,互感器采用罗柯夫斯基线圈。为保证选择性,瞬时速断保护退出,短延时电流保护、长延时电流保护及接地保护投入。380V给煤机MCC各馈线开关采用ABB S型塑壳断路器,配置为不可调整的热磁脱扣器,未配置接地保护。各负荷线路就地配置为一次脱扣自动空气断路器,按照功能及用途配置脱扣特性采用C型及D型。380V给煤机MCC所带负荷除了6台给煤机之外,还为检修箱、照明箱、空调、通风机等负荷供电。

 

1事故经过

1.1 2019年04月19日04:48 #1炉DCS发“#1-6给煤机全停”报警,锅炉“MFT”动作,检查#1炉给煤机MCC失电,#1炉给煤机MCC电源进线A开关跳闸,有接地掉牌,开关脱扣器弹出。#1机组严重降负荷。

1.2 380V给煤机MCC母线、进线断路器及电缆进行检查,绝缘电阻测试在合格范围内,进线框架断路器柜及380V给煤机MCC未见放电痕迹,同时电缆穿线空洞封堵完好、柜门紧闭,排除异物接触带电部位导致放电的可能。初步认为380V给煤机MCC电源进线开关跳闸为一起越级跳闸事故。

1.3 380V给煤机MCC各负荷进行逐一分级排查,最终发现#1炉17.5米给煤平台照明箱电源进线电缆穿线孔处存在电缆绝缘皮破损芯线外露的现象,且有放电的痕迹,电缆绝缘电阻测试不合格。由于给煤平台粉尘较大,照明线路电缆老化,引起绝缘降低,导致接地故障的发生。

2越级跳闸原因分析

2.1 主要原因分析

低压厂用变压器容量为1600kVA,阻抗电压Ud=8%,低压动力中心PC至给煤机MCC段电缆为3×120mm2+1×95mm2电缆140米,给煤机MCC段至17.5米照明箱为3×10mm2+1×6mm2电缆64米。参照发电厂厂用电设计技术规程计算最大单相接地短路电流周期分量。电缆均为铜芯电缆,由于供电线路电缆截面不同,应参照发电厂厂用电设计技术规程,归算至同一截面的电缆长度,然后按此长度查取短路电流。

不同截面、不同材料电缆的长度换算(以3×150mm2为基准,ρ0.017Ω· mm2/m,ρ0.029Ω· mm2/m):

 

电缆长度超过100m时,

 

低压厂用电配置如图1所示。380V给煤机MCC进线断路器A接地保护定值整定范围为(0.2-1)ININ为框架断路器保护模块额定电流,为250A;动作特性分为A-F共计6种曲线,动作时间与曲线相关与否可以通过拨码开关进行选择。MCC照明馈线断路器额定容量为80A,采用热磁脱扣特性,磁脱扣电流10IN=800A,热脱扣为反时限特性(如图2)。框架断路器保护定值接地“G”定值为1IN,为250A,时间取0.4S,对比ABB S型塑壳断路器热磁脱扣曲线得到表1,可知当短路电流介于250A与480A之间时,框架断路器必然会先于塑壳断路器动作跳闸。考虑到照明馈线支路电缆故障点不固定,且短路可能经过渡电阻,实际发生接地故障时产生的短路电流往往使得低压厂用电越级跳闸。        

                              图1.低压厂用电配置图

  

2.ABB S型塑壳断路器热磁脱扣曲线            

塑壳断路器动作电流(80A)

10IN(800A)

6IN(480A)

4.5IN(360A)

3.5IN(280A)

3IN(240A)

2IN(160A)

动作时间

≤0.1S

0.4S

1S

2S

3S

10S

表一.ABB S型塑壳断路器热磁脱扣动作电流与时间的关系

2.2其他隐患排查

1)照明、检修回路分级断路器大多采用自动空气断路器,本次事故检查中发现,部分断路器级差配合不合理。照明箱进线电源开关容量为80A,照明箱内总开关容量为100A,各分级开关为20A,不满足级差配合的要求。

2)各类负荷保护功能配置不全,电机类负荷除了给煤机电机为变频器控制外,其他均无电动机智能型保护器,而是采用热继电器的动作特性对电机进行保护。

3)照明箱、检修箱电源进线断路器缺少剩余电流保护功能,只在就地检修箱配置漏电保护器、当进线电缆发生接地故障时,无法保证开关快速灵敏跳闸。

4)17.5米给煤平台粉尘较大,导致380V给煤机MCC积粉严重,增加了接地故障发生的概率。

3改进措施

3.1 优化保护配置,合理整定保护定值。

1)参照厂用电继电保护整定计算导则低压厂用电系统部分,对PC-MCC联络线保护定值进行整定校核。当MCC进线断路器接地保护“G”动作曲线选择F反时限(即与曲线相关)时,参见图3,此时380V给煤机MCC接地保护动作定值与时限为:1IN250A),2S;≥1.5IN375A),1S。对照表1可知:接地故障电流介于250A与280A之间时,保护存在越级跳闸风险。较定时限保护越级跳闸的概率有所降低,但是仍然存在上下级保护配合上的死区,且此种方法受断路器容量限制,当下级塑壳断路器容量过大时,保护配合上的死区将不可避免。

 

3.RP1/P接地保护“G”动作曲线

2)按照(1)定值整定,对比表一进行分析,可知只要保证380V给煤机MCC框架断路器接地保护“G”定值IG≥3.5IN,框架断路器及塑壳断路器的两条反时限曲线没有交点,保护就不会越级跳闸,其中IN为塑壳断路器容量。当IG=250A时,IN≤250/3.5=71A,即当380V给煤机MCC段各馈线断路器容量小于71A时,不会发生越级跳闸。对容量71A以上的塑壳断路器加装接地保护,采用加装过流继电器、零序互感器及脱扣线圈的方式进行,将三相线缆穿过零序互感器,脱扣线圈安装于塑壳断路器机构连杆处。当负荷侧发生接地故障时,产生零序电流通过零序互感器送至过流继电器,达到定值后过流继电器动作启动脱扣线圈,使塑壳断路器跳闸。部分具备安装条件的断路器更换为ABB Tmax系列可调整热脱扣曲线定值的断路器,可以根据实际情况对脱扣曲线进行调整,使之与上级框架断路器更好的配合。

3.2 优化一次系统设计,提高供电可靠性

1)逐步完善一次系统设计,严格按照发电厂厂用电设计技术规程,对380V给煤机MCC进行改造,按照“给煤机电动机失去一半时,锅炉能继续运行”的原则,将6台给煤机电动机分接在两个配电柜上,每个配电柜配置一路工作电源、一路备用电源,两路电源采用自动切换的方式,当工作电源失去时,自动切至备用电源,保证供电可靠性。

2)增设及完善照明、检修电源网络,增设380V照明、检修配电柜,将主厂房内照明、检修箱电源由PC段、MCC段改为由380V照明、检修配电柜供电。在照明、检修配电柜内各馈线断路器上加装剩余电流保护器,剩余电流保护器的动作电流值及动作时间逐级配合,末级保护器与就地空气开关漏电保护器定值30mA0.1S配合。

3.3关于退出框架断路器接地保护“G”方式的探讨,当PC-MCC联络线框架断路器接地保护退出时,PC段进线框架断路器接地保护“G”也应退出,此时低压厂用变的低压侧零序保护动作电流需与下级相电流保护的最大电流配合,时间需与下级断路器相电流动作的最长时限配合。低压厂用变也可采用高压侧相电流保护兼做低压侧接地保护。此种保护配置牺牲了一定灵敏性,保证了可靠性,对于投产较早、容量不大的机组的防止越级跳闸提供了权宜之计。

3.4其他隐患临时处理措施

380V给煤机MCC照明、检修馈线断路器加装ABB RCQ型剩余电流保护器,根据实测电流配置照明回路自动空气断路器,实现逐级配合;电动机类负荷加装智能型电动机保护,采用江苏金智LPC-3531型低压电动机保护装置,完善接地保护功能及定值;对380V给煤机MCC加装防尘间,有效防止粉尘侵入,保证了设备环境的清洁。

5结束语

低压厂用电越级跳闸严重威胁机组的安全稳定运行,根据故障原因,只有制定科学合理的改进措施,并且有计划的实施,才能保证低压厂用电的安全稳定运行。处于筹建期、扩建期电厂对于低压厂用电越级跳闸更应给予足够重视,从低压厂用电网络的设计、设备的选型、保护的配置等多方面考虑,结合编写技术规范、施工招标、现场监督等环节去规避掉设备越级跳闸的风险,避免低压厂用电系统大面积停电。

 

 

 

 

 

参考文献

DL/T5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程[S]

DL/T1502-2016厂用电继电保护整定计算导则[S]

 

 

 

 

[作者简介]   波(1987),男,内蒙人,本科,从事发电厂检修维护工作。

          郭雅峰(1981),男,河北人,本科,从事发电厂检修维护工作。

            龙(1988),男,内蒙人,本科,从事发电厂检修维护工作。

            铁(1984),男,内蒙人,本科,从事发电厂检修维护工作。

 


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