发电机灭磁开关误跳闸的原因及处理

梁国玲，董晓宁，祁广福

(青海黄河水电公司积石峡发电分公司，青海 海东 810801)

发电机灭磁开关误跳闸的原因及处理

梁国玲，董晓宁，祁广福

(青海黄河水电公司积石峡发电分公司，青海 海东 810801)

介绍了运行中的发电机组和处于停机备用状态的机组在没有事故信号的情况下，连续发生发电机灭磁开关跳闸事件，阐述了事件检查情况，分析了具体原因，并提出了相应的防范措施，避免了运行机组失磁停机。

灭磁开关；光耦元件；动作电压；跳闸

1 事件经过

某电厂某日06:37，监控上位机出现“1号机组灭磁开关分闸动作，1号机组A套失磁保护动作，1号机组B套失磁保护动作，1号机组发电机出口断路器跳闸；2号机组灭磁开关跳闸动作，1，2号UPS装置故障，旁路故障”等信息。06:39，监控上位机又出现“3号机组灭磁开关分闸动作，3号机组A套失磁保护动作，3号机组B套失磁保护动作，3号机组发电机出口断路器分闸”等信息。

事件发生前，1，3号机组运行，2号机组停机备用。1，2号机组灭磁开关跳闸和3号机组灭磁开关跳闸仅间隔2 min。

2 现地检查

事件发生后，运行人员立即到现场进行检查，具体情况为：1号机组灭磁开关跳闸，1号机组发电机出口开关跳闸，1号机组处于空转状态，1号机保护盘有失磁保护动作等信号；2号机组灭磁开关跳闸，2号机保护盘无任何信息；3号机组灭磁开关跳闸，3号机组发电机出口开关跳闸，3号机组在空转状态，3号机保护盘有失磁保护动作等信号；交、直流电源室检查设备运行正常。

3 跳闸原因查找

从监控系统的信息及现场初步检查分析可以看出，此次机组灭磁开关跳闸前没有任何保护动作信号，是机组正常运行中发生灭磁开关误跳闸，导致继电保护装置动作。

事件发生后，为查明灭磁开关误跳闸的原因，对与机组灭磁开关跳闸有关联的机组继电保护装置、监控系统、灭磁开关控制回路等进行了检查和试验，并对直流电源设备也进行检查。

3.1 机组保护装置检查情况

(1) 对1—3号机组保护装置(保护A，B，C屏)至灭磁开关跳1号线圈、跳2号线圈控制电缆进行检查，接线正确，对地绝缘正常。

(2) 在机组保护屏分别进行跳灭磁开关试验，灭磁开关动作正确，监控上位机报文信息正确。

(3) 对机组保护装置进行干扰试验，未出现异常现象。

3.2 监控系统检查情况

(1) 对机组计算机监控系统现地控制单元(LCU)至灭磁开关跳闸1号线圈、跳闸2号线圈回路电缆进行检查，接线正确，对地绝缘正常。

(2) 对监控LCU跳灭磁开关继电器J69，J70（DC 24 V）进行交流谐波干扰试验，继电器工作正常。

(3) 对机组控制程序进行检查，程序正确，没有找到跳灭磁开关的异常信息。

3.3 灭磁开关控制回路检查情况

(1) 在灭磁开关柜内分别对引至机组LCU 2号盘、机组保护(A，B，C)盘的灭磁开关跳闸回路控制电缆屏蔽线进行检查，所有电缆屏蔽线均可靠接地。

(2) 在灭磁开关操作电源DC 220 V回路施加交流干扰量进行模拟试验，灭磁开关未出现误跳闸现象。

(3) 根据励磁厂家提供的灭磁开关跳闸回路图纸，发现跳闸2号线圈回路是通过光耦元件触发可控硅动作来实现跳闸的(其跳闸装置CID—3控制回路如图1所示)。现场对光耦元件进行动作电压测试，测试结果：1号机动作电压63 V；2号机动作电压62 V；3号机动作电压65 V。对直流220 V电源系统设备进行检查，未发现异常。

(4) 为了进一步查找灭磁开关误跳闸原因，委托某电研院对灭磁开关跳闸回路进行测试，测试结论:发电机灭磁开关第2组跳闸线圈的跳闸装置CID—3光耦元件动作电压62—65 V，不能满足《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求6.5条中“光隔开入动作电压应控制在额定直流电源电压的55 %—70 %范围以内”的要求。

发电机灭磁开关跳闸1号线圈回路KA2跳闸继电器的动作电压为128 V，动作功率为2.265 W。按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求6.7条中“所有涉及直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55 %—70 %范围以内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5W”的规定，继电器动作电压能满足要求，但是继电器动作功率不满足要求。

图1 灭磁开关跳闸装置CID-3控制回路示意

4 跳闸原因分析

经过以上排查，进一步确认此次灭磁开关跳闸事件非保护装置或监控系统发出灭磁开关跳闸命令而跳闸，而是由发电机灭磁开关跳闸装置CID—3误动作造成的。

(1) 由上述检查可以确定，发电机灭磁开关没有接到分闸命令而跳闸，即分闸继电器KA2，KA3没有动作。

(2) 由于水电站正常停机采用逆变灭磁，不跳开灭磁开关，事故中2号机组在停机备用状态灭磁开关也发生了跳闸。

(3) 发电机灭磁开关跳闸装置CID—3光耦元件动作电压不满足相关反措要求，抗干扰能力低。

(4) 事故后运行人员在准备开2号机组时，合不上灭磁开关。后来，先跳开关操作再合开关操作，灭磁开关才合闸正常，其原理如图2所示。

由图2可知，发电机励磁系统灭磁开关具有2个跳闸线圈。跳1线圈启动过程为：分命令1启动KA2继电器，继而启动跳1线圈；跳1线圈动作后无需手动对机构进行复位，即具备下次合闸条件。跳2线圈启动过程为：分命令2启动KA3继电器，KA3继而启动CID-3控制回路，CID-3控制回路随后启动跳2线圈，动作同时KA3也会接通跳1回路使其动作，并具备下次合闸条件。

图2 灭磁开关跳闸回路示意

从本次事故的现象看，2号机灭磁开关跳闸后，需要再次执行跳闸命令才能合闸，只有灭磁开关第2组跳闸装置CID-3误触发可控硅动作跳2线圈才会现此种情况，所以断定机组灭磁开关误跳闸事件是跳2线圈动作，跳1线圈未动作。造成灭磁开关跳2线圈动作、跳1线圈不动作有2种可能：

(1) 跳2线圈动作时，跳1线圈直流电源回路恰好失电，但事故发生期间未出现掉电告警信息，运行人员现地检查电源正常，故予以排除；

(2) 跳2线圈回路KA3继电器未动作，所以未能同时启动跳1线圈，这种情况只能为CID-3装置误动，使KA3无法动作，这正与上述理由和现象吻合。

综上所述，可以得出此次发电机灭磁开关跳闸是由于发电机灭磁开关第2组跳闸装置CID-3受到干扰，产生误动作造成的。

5 解决措施

(1) 根据设备厂家提供的资料，UR36M—64S灭磁开关第2组跳闸装置CID-3动作电压设计值为66—264 V，实际测量值为62—65 V，光耦元件开入动作电压不满足反措要求。为提高灭磁开关跳闸装置CID-3动作电压，在KA3接点与光隔之间串接电阻(阻值56 kΩ、功率3 W)。串接电阻后测量CID-3动作电压：1—3号机分别为130 V，130 V和135 V，动作电压大于122 V，满足反措要求(即220 V×55 %=122 V)。

(2) 与灭磁开关跳闸装置CID-3连接的导线改为双绞线并将屏蔽层接地，提高装置抗干扰能力。

(3) 将1—3号机组灭磁开关跳闸继电器KA2，KA3的辅助接点引入监控系统进行监视，便于事故分析。

6 结束语

此次事故暴露了电厂对国外进口设备不够了解，且随机提供的资料不全，缺少灭磁开关本体的相关资料的情况。跳闸回路光耦元件触发电压低，易受干扰，出现误动，不满足反措要求。在今后设备选型、设计时，需格外关注引进的灭磁开关跳闸回路，对存在误动风险的需采取措施，防止此类问题重复出现。该电站励磁系统灭磁开关跳闸回路采取措施后运行稳定，说明解决措施是可行的。

1 樊 强，李向杰，沙忠林，等．一起600 MW机组励磁系统灭磁开关故障分析[J]．电力安全技术，2012，14(3)：41-43.

2 白小平，吕庆庆．直流接地导致发电机灭磁开关跳闸停机事故的分析[J]．电力安全技术，2012，14(9)：42-44.

3 国家电网公司．国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M]．北京：中国电力出版社，2007.

2016-12-23；

2017-03-23。

梁国玲(1966—)，男，高级工程师，主要从事生产技术及设备管理工作，email：2218402667@qq.com。

董晓宁(1970—)，男，工程师，主要从事安全生产管理工作。

祁广福(1978—)，男，助理工程师，主要从事生产技术及设备管理工作。