季 峰,江冬冬,周二保
(大唐陳村水力發(fā)電廠,安徽 宣城 242500)
音響信號(hào)電源跳閘故障分析
季 峰,江冬冬,周二保
(大唐陳村水力發(fā)電廠,安徽 宣城 242500)
針對(duì)大唐陳村水力發(fā)電廠發(fā)生的一起音響信號(hào)系統(tǒng)直流電源空氣開關(guān)跳閘的故障,分析了信號(hào)光字牌回路接線原理和單只光字牌接線原理,對(duì)分支路的故障進(jìn)行了查找和原因分析,并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施,以保證音響信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
音響信號(hào);光字牌;空氣開關(guān);故障分析
大唐陳村水力發(fā)電廠位于皖南山區(qū)青弋江上游,全廠總裝機(jī)容量214?MW,在安徽省電網(wǎng)中主要承擔(dān)頂峰發(fā)電和事故備用任務(wù)。
全廠采用水電廠傳統(tǒng)直流220?V音響信號(hào)系統(tǒng)。系統(tǒng)由事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)組成,采用JCJ-1A1D/3沖擊繼電器;保留中央控制室控制返回屏光字牌。當(dāng)發(fā)生故障或事故時(shí),相應(yīng)支路光字牌點(diǎn)亮,并分別啟動(dòng)預(yù)告或事故沖擊繼電器,發(fā)出預(yù)告或事故音響信號(hào),便于運(yùn)行人員監(jiān)視聲光報(bào)警信號(hào)。
音響信號(hào)電源作為水電廠的重要二次回路,在其空氣開關(guān)跳閘的情況下,一旦有故障發(fā)生,將不能發(fā)出信號(hào)。公用系統(tǒng)信號(hào)電源是全廠音響信號(hào)系統(tǒng)中的一條支路,該電源經(jīng)空氣開關(guān)6DK共接有上位機(jī)、空壓機(jī)、直流系統(tǒng)、消防泵、上游工作閘門啟閉機(jī)、深井泵、主廠房鋼管層水位信號(hào)、副廠房鋼管層水位信號(hào)8條報(bào)警分支路,各分支路未再裝設(shè)空氣開關(guān)或熔斷器。當(dāng)某一條分支路發(fā)生短路故障時(shí),公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK也會(huì)發(fā)生跳閘。
2014年10月某日,運(yùn)行值班人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí),返回屏“空壓機(jī)運(yùn)行”對(duì)應(yīng)光字牌未點(diǎn)亮(正常情況下該光字牌均會(huì)點(diǎn)亮);手動(dòng)啟動(dòng)光字牌試驗(yàn),光字牌全點(diǎn)亮?,F(xiàn)場(chǎng)檢查空壓機(jī)運(yùn)行報(bào)警繼電器動(dòng)作,空壓機(jī)啟動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)正常,故初步判斷是由音響信號(hào)回路故障或音響信號(hào)系統(tǒng)中元件故障引起的。
在逐級(jí)檢查各級(jí)空氣開關(guān)時(shí),發(fā)現(xiàn)返回屏后公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK在分閘位;因不能確定6DK分閘的原因,暫將6DK投入運(yùn)行并加強(qiáng)監(jiān)視。在之后的觀察中,發(fā)現(xiàn)在空壓機(jī)啟動(dòng)過程中,光字牌未亮的情況下,信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK有時(shí)跳閘、有時(shí)未跳閘。全廠公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)自返回屏于2006年10月份改造后,至今未發(fā)生過跳閘;該支路電源負(fù)載有8條分支路,任意一分支路故障,支路空氣開關(guān)6DK都會(huì)跳閘,給故障排查帶來了一定困難。
2.1 信號(hào)光字牌回路接線原理
信號(hào)光字牌回路接線原理如圖1所示。從圖1中可以看出:任意一分支路報(bào)警信號(hào)接點(diǎn)閉合,即點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警光字牌,同時(shí)啟動(dòng)沖擊繼電器2XMJ,通過中間繼電器3ZJ啟動(dòng)警鈴報(bào)警。為確保音響信號(hào)系統(tǒng)完好,需運(yùn)行人員每周定期切換SK開關(guān)進(jìn)行音響、信號(hào)回路的試驗(yàn)。
2.2 單只光字牌接線原理
單只光字牌接線原理如圖2所示,以905輸入為例:
(1)?正常接通回路是905—D2—R—LED—R—D6—2YBM;
(2)?試驗(yàn)報(bào)警光字牌時(shí)接通回路是1YBM—D1—R—LED—R—D6—2YBM。
圖1 信號(hào)光字牌回路接線原理
圖2 單只光字牌接線原理
公用系統(tǒng)信號(hào)電源支路空氣開關(guān)額定電流選擇為2?A,各類空氣開關(guān)級(jí)差配置按參考文獻(xiàn)[2]中進(jìn)行。該廠直流斷路器,即空氣開關(guān)采用ABB公司產(chǎn)品,其各組試驗(yàn)平均數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。
從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見,In=1?A,動(dòng)作電流Id達(dá)到14倍In才能瞬時(shí)動(dòng)作;In=3?A,動(dòng)作電流Id達(dá)到10倍In才能瞬時(shí)動(dòng)作。
現(xiàn)場(chǎng)支路空氣開關(guān)In=2?A,Id需達(dá)到2?A的10—14倍才能瞬時(shí)動(dòng)作跳閘;而實(shí)際上電子光字牌LED在正常運(yùn)行中功耗極小,電流為毫安級(jí),不可能導(dǎo)致空氣開關(guān)運(yùn)行中誤跳閘。
檢修人員在現(xiàn)場(chǎng)從多個(gè)方面進(jìn)行檢查,逐步排除可能的故障原因。
4.1 空氣開關(guān)特性變化
當(dāng)空氣開關(guān)長時(shí)間運(yùn)行后,特性變化可能造成誤跳閘。為此,首先更換同類型的2?A空氣開關(guān),并用保護(hù)校驗(yàn)儀器對(duì)拆下的原空氣開關(guān)進(jìn)行測(cè)試,原空氣開關(guān)在4?A時(shí)延時(shí)動(dòng)作跳閘。由于更換后的新空氣開關(guān)運(yùn)行幾天后仍發(fā)生跳閘現(xiàn)象,因此排除空氣開關(guān)特性變化引起誤跳閘的可能性。
4.2 二次回路絕緣不良
測(cè)量公用信號(hào)電源正、負(fù)極對(duì)地?zé)o電壓,各支路對(duì)地絕緣500?V下均大于4?MΩ,測(cè)量各端子接線和-XM間阻值為無窮大,說明各回路絕緣正常,無短路及串電現(xiàn)象。
4.3 光字牌內(nèi)部故障
在手動(dòng)試驗(yàn)光字牌時(shí),光字牌全部點(diǎn)亮。從圖2可以看出,因?yàn)槭謩?dòng)試驗(yàn)光字牌和實(shí)際運(yùn)行的光字牌回路有所不同,這并不能證明光字牌內(nèi)部無故障。為監(jiān)視光字牌內(nèi)部故障,采用加裝保險(xiǎn)的方法查找故障點(diǎn),在6DK下端加裝了8只分支路保險(xiǎn)。經(jīng)運(yùn)行人員多次觀察,發(fā)現(xiàn)了消防水泵分支路保險(xiǎn)熔斷,分析確定為消防水泵信號(hào)分支路“消防水泵啟動(dòng)”光字牌發(fā)生了內(nèi)部故障。更換“消防水泵啟動(dòng)”光字牌后,公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)6DK未再出現(xiàn)跳閘,8只分支路保險(xiǎn)也未再熔斷,至此故障得以徹底消除。
此次公用系統(tǒng)信號(hào)電源支路空氣開關(guān)跳閘原因?yàn)閱?dòng)光字牌后其內(nèi)部存在短路現(xiàn)象。對(duì)更換的光字牌解體后發(fā)現(xiàn),圖2中D5,D6整流二極管發(fā)生了反向擊穿故障。單只整流二極管用萬用表檢測(cè)正常值為6.2?MΩ,擊穿后為120?Ω,回路阻值嚴(yán)重降低,從而在工作電壓直流220?V作用下導(dǎo)致光字牌內(nèi)部發(fā)生直接短路故障。
表1 不同通入電流情況下直流斷路器動(dòng)作時(shí)間統(tǒng)計(jì)
因?yàn)樵趫D2中即使D5,D6整流二極管反向擊穿,也不影響試燈回路,光字牌依然會(huì)點(diǎn)亮,所以手動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不了光字牌故障。
在返回屏投運(yùn)后的8年時(shí)間里,共發(fā)現(xiàn)有13只光字牌發(fā)生損壞不亮的缺陷,而這次是唯一一次發(fā)生內(nèi)部短路缺陷。該廠信號(hào)系統(tǒng)電壓為直流220?V,可能是因?yàn)楣庾峙苾?nèi)部降壓回路設(shè)計(jì)不當(dāng),導(dǎo)致了電子元件發(fā)生老化損壞故障。
(1)?為避免發(fā)生公用系統(tǒng)信號(hào)電源空氣開關(guān)跳閘,可在公用系統(tǒng)信號(hào)電源各分支路加裝單極直流空氣開關(guān),按功能分路區(qū)分。由于直流空氣開關(guān)上下級(jí)之間具有選擇性的級(jí)差配合,宜選擇1?A的單極直流空氣開關(guān),在各分支路發(fā)生故障時(shí)有選擇性地跳開本分支路,而不至影響上一級(jí)空氣開關(guān)的正常運(yùn)行。
(2)?增加空氣開關(guān)跳閘報(bào)警功能。直流信號(hào)電源系統(tǒng)狀況的好壞直接關(guān)系到電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)重要負(fù)載空氣開關(guān)加裝跳閘報(bào)警功能,以方便運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)跳閘故障。
(3)?結(jié)合實(shí)際,對(duì)故障率較高的光字牌進(jìn)行調(diào)查分析。對(duì)二次回路進(jìn)行改造,降低音響信號(hào)系統(tǒng)電壓等級(jí),例如采用24?V電壓等級(jí)的音響信號(hào)系統(tǒng),光字牌發(fā)熱會(huì)明顯降低,使用壽命也會(huì)延長。同時(shí)在光字牌選型上下功夫,選擇質(zhì)量可靠的光字牌,以滿足音響信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
電廠音響信號(hào)系統(tǒng)中LED光字牌正常點(diǎn)亮?xí)r的通電電流為毫安級(jí),當(dāng)光字牌內(nèi)部發(fā)生短路時(shí),較大的短路電流會(huì)導(dǎo)致支路空氣開關(guān)跳閘。此類音響信號(hào)電源空氣開關(guān)跳閘故障不易判別且危害大,需通過故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷,排除誤區(qū),最終消除故障點(diǎn)。
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2017-03-19。
季??峰(1983—),男,助理工程師,主要從事水力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作,email:jeffrey5505@126.com。
江冬冬(1992—),男,助理工程師,主要從事水力發(fā)電廠運(yùn)行工作。
周二保(1963—),男,高級(jí)工程師,主要從事水電廠電氣一、二次設(shè)備新技術(shù)和應(yīng)用等工作。