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1、雷击导致汽轮机跳闸的 原因分析及处理,杨成银,汽轮机概况,北仑电厂三期机组汽轮机选用由上海汽轮机厂和德国SIEMENS公司联合设计制造的1000MW超超临界、一次中间再热式、单轴、四缸四排汽、单背压、八级回热抽汽、反动凝汽式汽轮机，DEH和ETS采用西门子的T3000系统。,西门子ETS系统介绍,主要由三部分组成 ： 超速保护系统（OPS） 电子保护系统(EPS) 汽轮机遮断系统(TTS),ETS原理图,汽轮机超速保护(OPS),机组采用电子超速装置 超速保护系统配置两组BRAUN三通道转速监视器 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逻辑，切断跳闸电磁阀对应卡件
2、的供电回路，实现汽机跳闸。,BRAUN三通道转速监视器,电子保护系统(EPS),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，通过TTS系统动作跳闸电磁阀，汽机跳闸。 跳闸信号基本上采用标准三取二组态。,汽轮机遮断系统(TTS),连接EPS/OPS系统和跳闸电磁阀的二通道系统。 所有的汽轮机跳闸指令，OPS、EPS、发电机保护、紧急跳闸按钮等产生停机信号，都通过TTS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 。,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。 查阅报警历史记录发现，首先出现ETS系统6块跳闸电磁阀DO卡件故障报
3、警，随即汽机主汽门调门跳闸电磁阀通道故障，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。 现场检查发现6块跳闸电磁阀DO卡件故障报警，失电，6只跳闸继电器失电。 DEH系统各柜内的所有电源开关状态正常，未出现变化。,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ETS系统造成干扰导致汽机跳闸： 手动跳闸回路 超速保护回路 地电位变化引起系统电源电压波动,手动跳机按钮试验,分别进行了按下紧急停机按钮1、按下紧急停机按钮2以及同时按下紧急停机按钮1和按钮2的试验。 检查跳闸回路和报警历史记录，任一按钮按下都有记录，2个按钮都按下，跳闸继电器均失电，汽机跳闸，且按钮
4、动作时序在跳闸前。 结论：手动跳机回路正常。,ETS机柜24VDC电源降压试验,目的：24VDC电源不仅供控制器、卡件使用，也供给跳闸电磁阀使用 ，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24VDC变化而造成电磁阀失电。 试验情况: 当电压下降到19VDC时，控制器458首先出现异常，出现初始化重启状态。 当电压继续下降到16.76VDC时，控制器失电状态，但卡件状态仍然正常。 继续下降到16.5VDC时，卡件故障灯亮。 当电压继续下降到11VDC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情况不相符。,电源模块输出响应测试,目的：雷击时DEH系统的24VD
5、C电源负端电压（即地电位）抬高，是否会造成24VDC电源陡降，引起超速保护跳机继电器失电 试验情况：将直流电压信号发生器正端接到DEH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10V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基本没有变化。,超速保护系统超速模拟动作试验,在同组的2块转速卡上同时加3400HZ的频率信号 ： 当信号持续时间小于7.5毫秒时，超速保护没有动作； 持续时间至9毫秒时，超速保护动作，6块DO卡件失电，但此时DEH系统没有超速保护动作记录； 信号持续时间920毫秒，DEH系统超速保护动作记录时有时无； 干扰信号持续时间超过20毫秒时， DEH
6、系统超速保护动作记录正常。,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内部未接地，导致实际转速信号的电缆屏蔽层没有接地 ； 第二组转速表的第三块转速卡记录的最大转速是10000r/min，但没有时间标签，其余2块正常 。,试验分析和结论,手动跳闸按钮回路误动、地电位变化引起系统电源电压波动引起汽机跳闸的可能性基本可以排除； 最大的可能性是超速保护动作：雷击时造成第二组转速信号受到电磁干扰而发生突变，而干扰的时间恰好在920毫秒之间，导致超速保护动作，而DEH系统没有超速保护记录。,采取的措施,把第二组转速表的3个转速信号的屏蔽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
7、良好。 检查DEH系统各机柜内部分信号屏蔽层存在两点接地的现象，逐一进行整改，保证在机柜侧单点接地。,采取的措施,对机组防雷及热工接地系统进行整改 ： 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，断开了与集控楼较近的锅炉钢柱与地网连接的扁钢，在10米层把这些钢柱通过扁钢与其它钢柱相连。,采取的措施,DEH系统的UPS电源PE线在DEH柜和UPS电源柜内两端均有接地，这样DEH机柜在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UPS电源柜的建筑地相连接，存在两点接地。将电源线在DEH柜内的接地线解开，保证一点接地 。,结束语,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，汽机跳闸。 针对接地系统存在的问题，进行了有效的整改，大大提高了DEH/ETS系统的抗干扰能力。,谢谢！,