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)

針對大唐陳村水力發(fā)電廠發(fā)生的一起音響信號系統(tǒng)直流電源空氣開關(guān)跳閘的故障，分析了信號光字牌回路接線原理和單只光字牌接線原理，對分支路的故障進(jìn)行了查找和原因分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，以保證音響信號系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

音響信號；光字牌；空氣開關(guān)；故障分析

0 引言

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音響信號系統(tǒng)。系統(tǒng)由事故信號和預(yù)告信號組成，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，相應(yīng)支路光字牌點亮，并分別啟動預(yù)告或事故沖擊繼電器，發(fā)出預(yù)告或事故音響信號，便于運(yùn)行人員監(jiān)視聲光報警信號。

音響信號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。公用系統(tǒng)信號電源是全廠音響信號系統(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、副廠房鋼管層水位信號8條報警分支路，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，公用系統(tǒng)信號電源空氣開關(guān)6DK也會發(fā)生跳閘。

1 故障經(jīng)過

2014年10月某日，運(yùn)行值班人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)啟動時，返回屏“空壓機(jī)運(yùn)行”對應(yīng)光字牌未點亮(正常情況下該光字牌均會點亮);手動啟動光字牌試驗，光字牌全點亮?，F(xiàn)場檢查空壓機(jī)運(yùn)行報警繼電器動作，空壓機(jī)啟動信號接點正常，故初步判斷是由音響信號回路故障或音響信號系統(tǒng)中元件故障引起的。

在逐級檢查各級空氣開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)返回屏后公用系統(tǒng)信號電源空氣開關(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)啟動過程中，光字牌未亮的情況下，信號電源空氣開關(guān)6DK有時跳閘、有時未跳閘。全廠公用系統(tǒng)信號電源空氣開關(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都會跳閘，給故障排查帶來了一定困難。

2 信號光字牌接線原理

2.1 信號光字牌回路接線原理

信號光字牌回路接線原理如圖1所示。從圖1中可以看出：任意一分支路報警信號接點閉合，即點亮相應(yīng)報警光字牌，同時啟動沖擊繼電器2XMJ，通過中間繼電器3ZJ啟動警鈴報警。為確保音響信號系統(tǒng)完好，需運(yùn)行人員每周定期切換SK開關(guān)進(jìn)行音響、信號回路的試驗。

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)?試驗報警光字牌時接通回路是1YBM—D1—R—LED—R—D6—2YBM。

圖1 信號光字牌回路接線原理

圖2 單只光字牌接線原理

3 空氣開關(guān)跳閘動作特性分析

公用系統(tǒng)信號電源支路空氣開關(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，其各組試驗平均數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示。

從試驗數(shù)據(jù)可見，In=1?A，動作電流Id達(dá)到14倍In才能瞬時動作；In=3?A，動作電流Id達(dá)到10倍In才能瞬時動作。

現(xiàn)場支路空氣開關(guān)In=2?A，Id需達(dá)到2?A的10—14倍才能瞬時動作跳閘；而實際上電子光字牌LED在正常運(yùn)行中功耗極小，電流為毫安級，不可能導(dǎo)致空氣開關(guān)運(yùn)行中誤跳閘。

4 分支路故障查找

檢修人員在現(xiàn)場從多個方面進(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)校驗儀器對拆下的原空氣開關(guān)進(jìn)行測試，原空氣開關(guān)在4?A時延時動作跳閘。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

測量公用信號電源正、負(fù)極對地?zé)o電壓，各支路對地絕緣500?V下均大于4?MΩ，測量各端子接線和-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

在手動試驗光字牌時，光字牌全部點亮。從圖2可以看出，因為手動試驗光字牌和實際運(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，采用加裝保險的方法查找故障點，在6DK下端加裝了8只分支路保險。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熔斷，分析確定為消防水泵信號分支路“消防水泵啟動”光字牌發(fā)生了內(nèi)部故障。更換“消防水泵啟動”光字牌后，公用系統(tǒng)信號電源空氣開關(guān)6DK未再出現(xiàn)跳閘，8只分支路保險也未再熔斷，至此故障得以徹底消除。

5 故障原因分析

此次公用系統(tǒng)信號電源支路空氣開關(guān)跳閘原因為啟動光字牌后其內(nèi)部存在短路現(xiàn)象。對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作時間統(tǒng)計

因為在圖2中即使D5，D6整流二極管反向擊穿，也不影響試燈回路，光字牌依然會點亮，所以手動試驗發(fā)現(xiàn)不了光字牌故障。

在返回屏投運(yùn)后的8年時間里，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。該廠信號系統(tǒng)電壓為直流220?V，可能是因為光字牌內(nèi)部降壓回路設(shè)計不當(dāng)，導(dǎo)致了電子元件發(fā)生老化損壞故障。

6 預(yù)防措施

(1)?為避免發(fā)生公用系統(tǒng)信號電源空氣開關(guān)跳閘，可在公用系統(tǒng)信號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)上下級之間具有選擇性的級差配合，宜選擇1?A的單極直流空氣開關(guān)，在各分支路發(fā)生故障時有選擇性地跳開本分支路，而不至影響上一級空氣開關(guān)的正常運(yùn)行。

(2)?增加空氣開關(guān)跳閘報警功能。直流信號電源系統(tǒng)狀況的好壞直接關(guān)系到電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對重要負(fù)載空氣開關(guān)加裝跳閘報警功能，以方便運(yùn)行人員及時發(fā)現(xiàn)跳閘故障。

(3)?結(jié)合實際，對故障率較高的光字牌進(jìn)行調(diào)查分析。對二次回路進(jìn)行改造，降低音響信號系統(tǒng)電壓等級，例如采用24?V電壓等級的音響信號系統(tǒng)，光字牌發(fā)熱會明顯降低，使用壽命也會延長。同時在光字牌選型上下功夫，選擇質(zhì)量可靠的光字牌，以滿足音響信號系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

7 結(jié)束語

電廠音響信號系統(tǒng)中LED光字牌正常點亮?xí)r的通電電流為毫安級，當(dāng)光字牌內(nèi)部發(fā)生短路時，較大的短路電流會導(dǎo)致支路空氣開關(guān)跳閘。此類音響信號電源空氣開關(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。

1 ?電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.DL/T?5044—??2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電??力出版社，2004.

2 ?彭向陽，陳獻(xiàn)偉，潘??龍.變電站直流系統(tǒng)常用斷路器??及熔斷器動作特性分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，?2006，??34(23)：58-61.

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。