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直流控制线路绝缘下降引起机组跳闸的故障分析

发表时间：2020/7/7 来源：《新纪实》2020年第2期作者：许建雷

[导读] 由于发电厂的直流控制系统故障导致机组跳闸。经过检查S5-115电脑系统，各台柴油机组的直流控制线路、电磁阀和调速马达等，最后发现是由于长时间在恶劣工况下运行，调速马达控制电缆绝缘下降，造成在调速时直流输出屏的熔断器烧断，机组保护跳闸。更换新的电缆后恢复正常。

        汕头技师学院广东汕头 515041

       【摘要】由于发电厂的直流控制系统故障导致机组跳闸。经过检查S5-115电脑系统，各台柴油机组的直流控制线路、电磁阀和调速马达等，最后发现是由于长时间在恶劣工况下运行，调速马达控制电缆绝缘下降，造成在调速时直流输出屏的熔断器烧断，机组保护跳闸。更换新的电缆后恢复正常。
       【关键词】直流控制线路；调速电机；跳闸；绝缘下降；熔断器

       某柴油机发电厂一共有4台德国MAN 公司制造的功率10.56MW 柴油机组。自从1991年正式投产以来，运行情况良好，故障大多数是机械方面的问题，电气方面的设备故障率比较低。主要故障是各泵的重复性故障，以及一些控制屏内继电器、接触器的更换。直流系统方面只有为数不多的几次故障。但由于直流系统的网络复杂，故障点十分隐蔽，所以给检修排障带来很大的困难，严重影响到机组的出力。
       1996年6月8日，2# 机组正处于刚刚并网升负荷过程中，（注意：在升负荷），在负荷7MW 时突然跳闸，甩负荷保护停机。经检查发现S5-115电脑“SPC 故障”报警灯亮，引起保护停机。该厂的德国西门子S5-115 可编程序控制器的电源为DC24V。进一步检查发现2#机组DC24V 全部失压，而且直流控制线路的微型开关并不动作跳闸，而是越级烧断了直流总输出屏的16A 螺旋式熔断器。
        由于当时系统的供电较紧张，时间比较紧，就暂时更换了烧断的16A 保险，确认S5-115的PLC恢复正常，然后启动2#机组，升速到600r/min “同期准备”灯亮未见异常，就把机组转为备用。第二天，电网调度命令开机，当2#机在“同期准备”灯亮后，启动同期设备调速、调压、调相位进行并网操作。但是在调速的过程中又出现同样故障，机组跳闸并保护停机，只好把机组退出备用。
        检修人员进行了详细排查，由于DC24微型开关不跳闸，越级熔断了总控制屏的16A 螺旋式熔断器，这样就扩大了排查故障的范围。

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首先怀疑是S5-115 编程器内部有故障，但是经过逐级检查并单独给S5-115 编程器接上电源，能够正常工作。于是认为DC24V 故障是出现在机组的控制线路上。而故障的现象十分奇怪，与以前的不同。因为以前机组出现DC24V 故障时，机组根本无法启动，而这次却能升速到600r/min。于是怀疑是否误动作导致的。由于保护停机出现在“同期准备”后启动同期设备时，又怀疑同期准备控制线路DC110V 接地串路至24V。但是对同期设备控制线路进行检查发现正常。现在，把故障范围缩小到机组上的各个DC24V控制的电磁阀。经过仔细测量控制屏内各阀门接线端子的直流24V 电压，却未发现有明显的电压下降现象。接下来，重新启动机组，升速到600r/min后空转进行观察，经过3-4个小时的空转未见异常。于是决定试并网运行。这一次并网成功，但负荷仅升到1.5MW 又是保护停机。
        检修人员经过反复的分析思考，结合直流开关越级跳闸的现象，认为是国产熔断器的质量较差，容量小于16A而达不到实际要求，当DC24V 系统有微小的接地泄漏电流时就造成16A熔断器烧断。于是在保证其他机组安全运行的基础上，决定暂时把16A保险换成20A的保险。换保险后升速，并网，升负荷到9MW未见异常，于是认为故障已经排除。
        但是问题却不是那么简单，大约满负荷运行了4-5个小时后，又发生了同样的故障。只好重新测量各24V电磁阀的控制电压，未见异常。仔细考虑后认为根据以往的经验，直流24V故障一般多出现在主机上，决定重新测量绝缘电阻，应该先测量调速电机控制电缆的绝缘。仔细测量后果然发现有一根电缆的绝缘时好时坏。进一步测量发现控制室到柴油机端子盒的电缆是完好的。故障是在机上端子盒到调速电机的电缆上。在重新敷设电缆的过程中，由于柴油机上面的工况恶劣，再加上端子盒到调速电机旁的控制盒空间十分狭小，拆线很困难，最后好不容易拆下原来的电缆，重新接上新敷设的电缆后，却发现调速电机虽然能够转动，但监测调速电机转速的灯却不亮，造成机组无法启动。后经过仔细测量检查发现，调速电机旁有一个12孔的插头，由于难以定位，造成有几个插头松脱，这样就无法监测到调速电机的转动。重新插好插头后，测量绝缘电阻，未见异常。重新开机并网，一切恢复正常。
        回顾这次的故障过程，其根本的原因是调速电机控制电缆绝缘下降。但由于绝缘下降并不明显，平时未见异常，只有在调速电机负荷增大到一定值后，接地漏电流增大，就使得在调速时电流增大引起熔断器烧断。经过这次检修，检修人员更深刻地认识到，在出现直流24伏接地的情况时，应该先从柴油机上的设备去查找。这是因为与其他地方比较，机上设备的工况更恶劣，也更容易引起故障。这样的检查排障才能避免走弯路，迅速及时的排除故障。