一、設(shè)備概況
#3機(jī)組額定容量325MW,三大主機(jī)均為哈爾濱三大主機(jī)廠生產(chǎn)。330kV系統(tǒng)采用3/2接線方式,共5條出線,平眉I、II、III線接入某某變。#3、#4機(jī)UPS為深圳市世紀(jì)億諾電力設(shè)備有限公司引進(jìn)德國(guó)AEG公司的PROTECT8.31/80kVA型靜態(tài)不停電交流電源裝置,主機(jī)ETS由哈爾濱汽輪機(jī)廠配套配置,危機(jī)遮斷電磁閥電源由UPS電源供給,線圈電壓110VAC。
二、事前工況
2018年12月22日,甘肅某電廠#1、#2、#3、#4、#6機(jī)組運(yùn)行,#5機(jī)組備用,全廠負(fù)荷1315MW。#03、#04啟備變高壓側(cè)110kV由#0啟備變通過330kVII母接帶,備用電源為#03啟備變接帶#3機(jī)組6kV工作A段,#04啟備變接帶#3機(jī)組6kV工作B段。
12月22日16:44,甘肅某電廠#3機(jī)組負(fù)荷254MW,UPS及ETS系統(tǒng)運(yùn)行正常,A、B汽動(dòng)給水泵運(yùn)行,A、C、D、E制粉系統(tǒng)運(yùn)行。
16:44:47,#1機(jī)組負(fù)荷瞬間由254MW波動(dòng)至280MW,#2機(jī)組負(fù)荷瞬間由251MW波動(dòng)至360MW,#4機(jī)組負(fù)荷瞬間由253MW波動(dòng)至262MW,#3機(jī)組跳閘。
三、事件經(jīng)過
16:44,各機(jī)組電氣參數(shù)大幅波動(dòng),330kV系統(tǒng) C相電壓由190kV降低至55kV(額定電壓的24%左右),其中平眉III線最低,降至32kV(額定電壓的16.8%),#3機(jī)組跳閘。當(dāng)班值長(zhǎng)立即向甘肅省調(diào)進(jìn)行匯報(bào),調(diào)度員告知某線路跳閘,重合閘動(dòng)作成功。要求電廠做好事故處理及系統(tǒng)恢復(fù)工作。同時(shí),市紅太陽熱力公司電話告知,城區(qū)三臺(tái)中繼泵及1/3二級(jí)換熱站跳閘(10kV電網(wǎng)接帶)。
甘肅某電廠330kV系統(tǒng)接線方式為3/2接線,
#3發(fā)變組經(jīng)3330開關(guān)與平眉III線直接相連。
經(jīng)調(diào)閱機(jī)組故障錄波器報(bào)文信息:
16:44:47,#3發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓降低,其中A相由11.5kV降至11.3kV,B相由11.5kV降至8.58kV,C相11.5kV降至8.98kV。
#3機(jī)組6kV工作A段A相電壓由3.4kV降至3.288kV,B相由3.4kV降至3.156kV,C相由3.4kV降至2.586kV。
#3機(jī)組6kV工作B段A相電壓由3.4kV降至3.282kV,B相由3.4kV降至3.168kV,C相由3.4kV降至2.604kV。#3機(jī)組UPS逆變器輸入電壓降低至164VDC。
UPS輸出電壓由221VAC降至198VAC(因DCS歷史數(shù)據(jù)間隔1s,可能未記錄到最低電壓值),機(jī)組ETS系統(tǒng)AST電磁閥線圈電源由UPS接帶,因電壓突降造成AST電磁閥線圈電壓過低、磁力減弱,機(jī)組ETS系統(tǒng)危急遮斷一、二通道電磁閥開啟,汽輪機(jī)危急遮斷油壓快速下降。
16:44:49,汽輪機(jī)跳閘。
16:44:51,機(jī)組大聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作,鍋爐MFT。
16:44:55,汽輪機(jī)跳閘,發(fā)變組保護(hù)柜在接收到主汽門關(guān)閉到位信號(hào)后,啟動(dòng)發(fā)電機(jī)程跳逆功率,發(fā)電機(jī)跳閘。
?。ㄗⅲ簷C(jī)組ETS控制系統(tǒng)電源由UPS接帶(220VAC),經(jīng)ETS內(nèi)部變壓器變壓至110VAC后,向汽輪機(jī)AST電磁閥供電。因UPS輸入、輸出電壓及機(jī)組380V母線電壓等參數(shù)未接入故障錄波器,只能通過DCS歷史數(shù)據(jù)追溯當(dāng)時(shí)的電壓變化情況,但DCS系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)最短時(shí)間間隔為1s,可能未捕捉到UPS輸入、輸出電壓的最低值。從機(jī)組跳閘時(shí)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警、汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉信號(hào)等DCS曲線記錄綜合分析,汽輪機(jī)最先跳閘,且ETS控制系統(tǒng)無重啟現(xiàn)象,綜合判斷為汽輪機(jī)AST電磁閥線圈電壓過低,磁力減弱,導(dǎo)致汽輪機(jī)ETS系統(tǒng)危急遮斷一、二通道全部打開。)
#3機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)由廠高變接帶6kV工作A、B段,備用電源為#03啟備變接帶6kV工作A段,#04啟備變接帶6kV工作B段,啟備變高壓側(cè)110kV由#0啟備變通過330kV II母接帶。正常運(yùn)行過程中快切裝置同時(shí)監(jiān)視工作及備用電源電壓。由于系統(tǒng)發(fā)生C相接地故障導(dǎo)致330kV母線電壓降低至額定電壓的24%,造成#3機(jī)6kV工作段母線電壓以及備用電壓均大幅度降低,備用電壓降低為額定電壓的77.02%。
16:44:47,因快切裝置設(shè)定的“后備失電電壓幅值”為額定值的80%,快切裝置發(fā)“后備失電”,閉鎖快切。
16:44:55,發(fā)變組程跳逆功率動(dòng)作,啟動(dòng)廠用快切,因快切裝置閉鎖信號(hào)保持,廠用快切無法正常切換,所有輔機(jī)跳閘,造成汽輪機(jī)低壓缸防爆門破裂,機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間有所推遲。
四、原因分析
1、電網(wǎng)參數(shù)大幅擾動(dòng)造成330kV及平眉線路電壓瞬間降低。330kV系統(tǒng) C相電壓由190kV降低至55kV(額定電壓的24%左右),其中平眉III線最低,降至32kV(額定電壓的16.8%)。對(duì)#3發(fā)變組及廠用系統(tǒng)造成較大沖擊,機(jī)組6kV及380V廠用電壓突降。
2、#3機(jī)組廠用電壓突降,UPS系統(tǒng)切旁路功能閉鎖(電壓瞬間降低,旁路輸入電壓低于10%,旁路自動(dòng)切換功能閉鎖),UPS系統(tǒng)關(guān)閉整流功能(主路輸入電壓低于15%,主路整流功能關(guān)閉),啟動(dòng)電池組供電,電池組瞬間接帶電流達(dá)90A,因電池組瞬間放電電流不滿足帶載啟動(dòng)要求,造成UPS輸出電壓瞬間降低,汽輪機(jī)AST電磁閥線圈電壓過低,磁力減弱,機(jī)組ETS系統(tǒng)危急遮斷一、二通道電磁閥開啟,汽輪機(jī)危急遮斷油壓快速下降。造成汽輪機(jī)跳閘,鍋爐MFT,發(fā)電機(jī)程跳逆功率解列。
3、#3機(jī)組UPS于2012年7月改造后投運(yùn),UPS設(shè)有獨(dú)立電池組,容量300Ah,符合DL/T 5491-2014《電力工程交流不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》要求,2018年#3機(jī)C級(jí)檢修期間對(duì)UPS電池組進(jìn)行了核對(duì)性充放電試驗(yàn),放電時(shí)間8小時(shí),充放電流30A,只有一節(jié)電池電壓為1.799VDC,其余107節(jié)電壓均在1.8VDC以上,試驗(yàn)合格。并在檢修結(jié)束后進(jìn)行了電源切換試驗(yàn),試驗(yàn)正常。經(jīng)詢問UPS廠家,廠家認(rèn)為電池組使用時(shí)間較長(zhǎng),雖在8月份進(jìn)行了30A電流的充放電試驗(yàn),但并不能保證后期電池組性能完全滿足要求,尤其是輸入電源故障情況下瞬間接帶高負(fù)載運(yùn)行。
五、暴露問題
1、
UPS電池組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后,存儲(chǔ)及放電能力減弱,在廠用電壓突降的情況下,瞬間放電電流不滿足帶載啟動(dòng)要求,UPS輸出電壓瞬間突然降低,未能實(shí)現(xiàn)UPS正常供電與電池供電之間的無擾切換。
2、甘肅東部電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱,電網(wǎng)抗沖擊能力不強(qiáng),線路出現(xiàn)跳閘故障后,電網(wǎng)參數(shù)擾動(dòng)較大。