几起雷击过电压对水电厂二次设备的危害浅析及对策(一)

学术论文 2018-02-09 11:15:54
    1 概述
    湖北黄龙滩水力发电厂位于汉江支流堵河,电厂主要设有2×85MW和2×170MW混流式水轮发电机组,总装机容量达到510MW。在湖北电网承担调峰、调频等重要任务。大坝上游分别设有1~4号机组引水建筑物及板式进水闸门。坝顶有10kV電源系统及0.4kV配电系统。由于地理原因,大坝所属区域夏季雷雨活动频繁且雷云较低,各种建筑物及发供电设备承受着各种风险和考验。
    2 事件过程及分析
    2.1坝顶变电所现地监控屏控制电源模块遭受雷击过电压损坏造成监控系统不能正常工作
    坝顶变电所现地监控系统由国电南瑞水利水电有限公司生产,于2011年改造完毕投入使用。由于夏天雷雨季节雷电活动频繁,曾于2012年7月发生坝顶10kV现地LCU PLC模件开关电源遭受雷击损坏,现场检查开关电源主电路板电源输入侧压敏电阻爆裂,电源回路元件被烧毁,电路板有明显放电烧伤痕迹。
    事件分析及处理:坝顶10kV电源系统及0.4kV配电系统安装有防雷装置,但现地监控盘柜未装设二次防雷装置。发生此次事件后,对坝顶区域二次设备交、直流电源进线回路均加装相应防雷装置,并与接地网可靠相连接。
    2.2 3号机组进水闸门因雷击引起水机保护误动作,造成3号机进水口闸门全关
    液压启闭机现地控制系统由国电南瑞水利水电有限公司生产。并于2015年改造完毕,系统采用PLC为控制核心兼顾常规回路为辅助控制,具备“远/近”控自动操作闸门及现地手动操作闸门、闸门下滑自动提门至全开,水机事故紧急落门保护等功能。控制系统改造后于2016年5月因发生雷击造成3号机水机保护误动作关闭进水口闸门。
    (1)事件发生过程
    事件发生前设备运行情况:3号机组“发电”态,带负荷170MW,工作闸门全开;4号机组停机检修,工作闸门全落。天气情况:雷雨天气。事件发生过程:2016年5月5日17时58分运行人员听见雷声不久3号机组运行声音异常,随后机组有功出力逐渐下降为零,导叶开度自动开至全开,蜗壳水压明显下降。在监控上位机简报信息报“新厂坝顶3#闸门远方事故落闸门动作”事故信号,但没有发现任何关于机组的事故启动源信息。运行值班人员确认进水口工作闸门紧急关闭后立即联系调度将机组与系统解列并停机。
    (2)现场初步调查分析
    在坝顶油泵房监控LCU人机界面查看历史记录,报文有坝顶“3#闸门远方事故落闸门动作”、“3#闸门下滑250mm动作”、“3#闸门下滑300mm动作”、“3#闸门全开位置复归”及“4#闸门正常关门操作信号动作”等简报信息。由人机交互信息可看出:“ 3号闸门远方事故落门动作信号”、 “4#闸门正常关门操作信号”同时出现,说明雷击过电压对3、4号启闭机控制系统同时产生影响,4号机组当时因为在检修,闸门已在全关位置。
    2.3 综合原因分析:如图1所示
    (1)3号机紧急落闸门时, 3号机组还处于发电状态,有功PID投入,上位机没有任何事故信号,当闸门下滑过程中,调速器只有增加导叶开度来增加负荷,直至导叶开度开至最大,但由于钢管水压下降导致机组有功负荷逐渐降到零。
    (2)上位机及坝顶LCU触摸屏均同时报送信息:“新厂坝顶3#闸门远方事故落闸门动作”,因24VDC落门电磁阀有远方落门反馈信号上送至上位机,220VDC落门电磁阀无落门反馈信号上送至上位机,所以初步确认雷击使24VDC落门电磁阀动作引起落门事故。
    (3)根据运行人员反映,当时听见雷声后不久机组声音发生变化,即可判断雷电发生后出现紧急关闭闸门,机组出力减少,开度变大,震动变大,而3号机组现地监控LCU及上位机简报信息及事故光字没有任何关于机组的事故启动源信号,也没有启动机组事故停机流程,排除机组PLC开出落闸门的可能。

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