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1、雷击导致汽轮机跳闸的雷击导致汽轮机跳闸的 原因分析及处理原因分析及处理杨成银杨成银 汽轮机概况汽轮机概况 北仑电厂三期机组汽轮机选用由北仑电厂三期机组汽轮机选用由上海汽轮机厂和德国上海汽轮机厂和德国SIEMENS公公司联合设计制造的司联合设计制造的1000MW超超超超临界、一次中间再热式、单轴、临界、一次中间再热式、单轴、四缸四排汽、单背压、八级回热四缸四排汽、单背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机，抽汽、反动凝汽式汽轮机，DEH和和ETS采用西门子的采用西门子的T3000系统。系统。 西门子西门子ETSETS系统介绍系统介绍主要由三部分组成主要由三部分组成 ：超速保护系统（超速保护系统（OP
2、S）电子保护系统电子保护系统(EPS)汽轮机遮断系统汽轮机遮断系统(TTS)ETSETS原理图原理图汽轮机超速保护汽轮机超速保护(OPS)(OPS) 机组采用电子超速装置机组采用电子超速装置超速保护系统配置两组超速保护系统配置两组BRAUN三通道三通道转速监视器转速监视器超速保护卡判别超速后输出开关量控制超速保护卡判别超速后输出开关量控制对应的继电器，通过硬回路实现三选二对应的继电器，通过硬回路实现三选二逻辑，切断跳闸电磁阀对应卡件的供电逻辑，切断跳闸电磁阀对应卡件的供电回路，实现汽机跳闸。回路，实现汽机跳闸。 BRAUNBRAUN三通道转速监视器三通道转速监视器 电子保护系统电子保护系统(E
3、PS)(EPS) 接受传感器、热电偶等重要的保护信接受传感器、热电偶等重要的保护信号，信号超过跳闸值时，发出跳闸信号，信号超过跳闸值时，发出跳闸信号，通过号，通过TTS系统动作跳闸电磁阀，系统动作跳闸电磁阀，汽机跳闸。汽机跳闸。跳闸信号基本上采用标准三取二组态。跳闸信号基本上采用标准三取二组态。汽轮机遮断系统汽轮机遮断系统(TTS)(TTS) 连接连接EPS/OPS系统和跳闸电磁阀的二通道系统和跳闸电磁阀的二通道系统。系统。所有的汽轮机跳闸指令，所有的汽轮机跳闸指令，OPS、EPS、发电、发电机保护、紧急跳闸按钮等产生停机信号，都机保护、紧急跳闸按钮等产生停机信号，都通过通过TTS系统动作跳闸
4、电磁阀。系统动作跳闸电磁阀。采用故障安全型卡件，双通道输入输出采用故障安全型卡件，双通道输入输出 。雷击导致机组汽机跳闸时的情况雷击导致机组汽机跳闸时的情况汽机跳闸前所有系统均正常运行，无异常报警出现。汽机跳闸前所有系统均正常运行，无异常报警出现。查查阅阅报报警警历历史史记记录录发发现现，首首先先出出现现ETS系系统统6块块跳跳闸闸电电磁磁阀阀DO卡卡件件故故障障报报警警，随随即即汽汽机机主主汽汽门门调调门门跳跳闸闸电电磁阀通道故障，主汽门调门关闭，汽机跳闸。磁阀通道故障，主汽门调门关闭，汽机跳闸。没有超速保护动作和其它引起汽机跳闸的信号。没有超速保护动作和其它引起汽机跳闸的信号。现现场场检检
5、查查发发现现6块块跳跳闸闸电电磁磁阀阀DO卡卡件件故故障障报报警警，失失电，电，6只跳闸继电器失电。只跳闸继电器失电。DEH系系统统各各柜柜内内的的所所有有电电源源开开关关状状态态正正常常，未未出出现现变化。变化。跳机原因分析及试验情况跳机原因分析及试验情况当时处于强烈雷电天气，怀疑雷电对当时处于强烈雷电天气，怀疑雷电对ETS系统造成干系统造成干扰导致汽机跳闸：扰导致汽机跳闸：手动跳闸回路手动跳闸回路超速保护回路超速保护回路地电位变化引起系统电源电压波动地电位变化引起系统电源电压波动 手动跳机按钮试验手动跳机按钮试验 分别进行了按下紧急停机按钮分别进行了按下紧急停机按钮1、按、按下紧急停机按钮
6、下紧急停机按钮2以及同时按下紧急以及同时按下紧急停机按钮停机按钮1和按钮和按钮2的试验。的试验。检查跳闸回路和报警历史记录，任一检查跳闸回路和报警历史记录，任一按钮按下都有记录，按钮按下都有记录，2个按钮都按下，个按钮都按下，跳闸继电器均失电，汽机跳闸，且按跳闸继电器均失电，汽机跳闸，且按钮动作时序在跳闸前。钮动作时序在跳闸前。 结论：手动跳机回路正常。结论：手动跳机回路正常。ETSETS机柜机柜24VDC24VDC电源降压试验电源降压试验 目的：目的：24VDC电源不仅供控制器、卡件使用，也供给跳闸电磁电源不仅供控制器、卡件使用，也供给跳闸电磁阀使用阀使用 ，为了判断雷电时是否对接地网造成干
7、扰，引起地电压波，为了判断雷电时是否对接地网造成干扰，引起地电压波动，进而导致动，进而导致24VDC变化而造成电磁阀失电。变化而造成电磁阀失电。试验情况试验情况:l当电压下降到当电压下降到19VDC时，控制器时，控制器458首先出现异常，出现初始首先出现异常，出现初始化重启状态。化重启状态。l当电压继续下降到当电压继续下降到时，控制器失电状态，但卡件状态仍然正常。时，控制器失电状态，但卡件状态仍然正常。l继续下降到继续下降到时，卡件故障灯亮。时，卡件故障灯亮。l当电压继续下降到当电压继续下降到11VDC时继电器仍然没有动作，与跳机时出时继电器仍然没有动作，与跳机时出口继电器失电以及报警历史记录
8、情况不相符。口继电器失电以及报警历史记录情况不相符。电源模块输出响应测试电源模块输出响应测试 目的：雷击时目的：雷击时DEH系统的系统的24VDC电源电源负端电压（即地电位）抬高，是否会造负端电压（即地电位）抬高，是否会造成成24VDC电源陡降，引起超速保护跳电源陡降，引起超速保护跳机继电器失电机继电器失电 试验情况：将直流电压信号发生器正端试验情况：将直流电压信号发生器正端接到接到DEH电源模块的输出负端，信号电源模块的输出负端，信号发生器负端接地，信号发生器输出发生器负端接地，信号发生器输出10V电压抬高电源模块的负端电压，快速录电压抬高电源模块的负端电压，快速录波仪监测到电源模块输出电压
9、基本没有波仪监测到电源模块输出电压基本没有变化。变化。 超速保护系统超速模拟动作试验超速保护系统超速模拟动作试验 在同组的在同组的2块转速卡上同时加块转速卡上同时加3400HZ的频率信的频率信号号 ：当信号持续时间小于毫秒时，超速保护没有动当信号持续时间小于毫秒时，超速保护没有动作；作；持续时间至持续时间至9毫秒时，超速保护动作，毫秒时，超速保护动作，6块块DO卡件失电，但此时卡件失电，但此时DEH系统没有超速保护动作系统没有超速保护动作记录；记录；信号持续时间信号持续时间920毫秒，毫秒，DEH系统超速保护系统超速保护动作记录时有时无；动作记录时有时无；干扰信号持续时间超过干扰信号持续时间超
10、过20毫秒时，毫秒时， DEH系统系统超速保护动作记录正常。超速保护动作记录正常。转速测量系统检查转速测量系统检查现场检查发现第二组转速表的机架屏蔽端子现场检查发现第二组转速表的机架屏蔽端子内部未接地，导致实际转速信号的电缆屏蔽层内部未接地，导致实际转速信号的电缆屏蔽层没有接地没有接地 ；第二组转速表的第三块转速卡记录的最大转第二组转速表的第三块转速卡记录的最大转速是速是10000r/min，但没有时间标签，其余，但没有时间标签，其余2块正常块正常 。试验分析和结论试验分析和结论手手动动跳跳闸闸按按钮钮回回路路误误动动、地地电电位位变变化化引引起起系系统统电电源源电电压压波波动动引引起起汽汽机
11、机跳跳闸闸的的可可能能性性基基本本可可以以排除；排除；最最大大的的可可能能性性是是超超速速保保护护动动作作：雷雷击击时时造造成成第第二二组组转转速速信信号号受受到到电电磁磁干干扰扰而而发发生生突突变变，而而干干扰扰的的时时间间恰恰好好在在920毫毫秒秒之之间间，导导致致超超速速保保护动作，而护动作，而DEH系统没有超速保护记录。系统没有超速保护记录。采取的措施采取的措施把第二组转速表的把第二组转速表的3个转速信号的屏蔽个转速信号的屏蔽端分别用屏蔽线直接接至机柜的接地端分别用屏蔽线直接接至机柜的接地铜排，保证转速信号屏蔽良好。铜排，保证转速信号屏蔽良好。 检查检查DEH系统各机柜内部分信号屏蔽系
12、统各机柜内部分信号屏蔽层存在两点接地的现象，逐一进行整层存在两点接地的现象，逐一进行整改，保证在机柜侧单点接地。改，保证在机柜侧单点接地。采取的措施采取的措施 对机组防雷及热工接地系统进行整改对机组防雷及热工接地系统进行整改 ： 为为了防止雷击通过锅炉钢柱直接影响集控楼的二次接地网，断开了防止雷击通过锅炉钢柱直接影响集控楼的二次接地网，断开了与集控楼较近的锅炉钢柱与地网连接的扁钢，在了与集控楼较近的锅炉钢柱与地网连接的扁钢，在10米层把米层把这些钢柱通过扁钢与其它钢柱相连。这些钢柱通过扁钢与其它钢柱相连。 采取的措施采取的措施 DEH系统的系统的UPS电源电源PE线在线在DEH柜和柜和UPS电
13、源柜内两端均有接地，这样电源柜内两端均有接地，这样DEH机柜在机柜在通过自身接地线接到热工接地汇流排的同通过自身接地线接到热工接地汇流排的同时，机柜也与热工时，机柜也与热工UPS电源柜的建筑地相电源柜的建筑地相连接，存在两点接地。将电源线在连接，存在两点接地。将电源线在DEH柜柜内的接地线解开，保证一点接地内的接地线解开，保证一点接地 。结束语结束语由于报警记录中没有超速保护动作记录，由于报警记录中没有超速保护动作记录，给跳机事件的分析带来了一定的困难，通过给跳机事件的分析带来了一定的困难，通过认真分析和一系列试验，基本上确认了是转认真分析和一系列试验，基本上确认了是转速信号受到干扰导致超速保护动作，汽机跳速信号受到干扰导致超速保护动作，汽机跳闸。闸。针对接地系统存在的问题，进行了有效的针对接地系统存在的问题，进行了有效的整改，大大提高了整改，大大提高了DEH/ETS系统的抗干扰系统的抗干扰能力。能力。
