交流串入DCS卡件导致机组跳闸案例

设备简况：
XX电厂2×660MW超临界机组主机全部选用上海电气设备，汽轮机为西门子NJK660-24.2/566/566型，锅炉为SG-2250/25.4-M981 型，发电机为QFSN-660-2型，机组配备汽动引风机、给水泵，9台空压机全部由XX有限公司生产，满足全厂仪用、除灰和杂用压缩空气用气要求。

事前工况：

2019年8月22日21：20，XX电厂#1机组负荷646MW正常运行，A、B、C、D、F磨煤机运行，风烟系统双侧运行，厂用电标准方式。#2机组负荷661MW正常运行，A、B、C、D、E磨煤机运行，风烟系统双侧运行，厂用电标准方式。#1～#9空压机全部运行（正常运行方式），其中#1～#4空压机供#1、#2机组仪用压缩空气，#5～#9空压机供除尘、输灰系统使用，仪用、杂用压缩空气联络门开10%，压缩空气母管压力0.7MPa。
#1机组6kV厂用1A段接带#8、#9空压机动力电源；1B段接带#3、#4空压机动力电源。
#2机组6kV厂用2A段接带#1、#2空压机动力电源；2B段接带#5、#6、#7空压机动力电源。
#1～#9空压机PLC控制电源均由380V空压机MCC段接带。空压机MCC段电源由380V除灰PC A段电源接带，除灰PC B段电源备用（见附图1）。

图1:380V空压机MCC电源接线图

事件经过：

8月22日21:21，运行人员发现#1～#9空压机同时跳闸，立即关闭仪用、杂用压缩空气联络门，停止输灰、除尘系统压缩空气用气，就地检查发现380V空压机MCC段失电。
21:35 将空压机MCC段送电，依次启动#1～#6空压机运行，3分钟后空压机MCC再次失电，#1～#6空压机跳闸，仪用压缩空气压力下降，运行人员先后四次将空压机MCC段送电，均在几分钟后再次失电，启动的空压机随即跳闸，压缩空气系统压力无法维持，申请调度同意将#1、#2机组负荷降至450MW。
22:21，仪用压缩空气压力继续下降，部分气动调整门失灵， #1机组主、再热蒸汽减温水调整门自动关闭，主汽温升高至585℃，再热汽温升高至571℃，锅炉末过壁温超限报警，立即将锅炉手动MFT、机组解列。
22:34，仪用压缩空气压力低至0.09MPa，#2机组轴封供汽调门自动关闭，轴封供汽中断，机组背压升高，“低压排汽温度高”保护动作（见附图3），机组解列。
22:40，稍开#1机组高旁接带辅汽。
23:14，#2锅炉点火，开高旁至20%。00:30，继续开大高旁，发现指令增加、反馈不变，就地手动操作无效，确证高旁阀芯卡死，需解体检查，#2锅炉手动MFT。
8:30，#1锅炉点火，11:10 汽轮机冲车，12:12  #1机组并网。

处理过程

8月22日21:21，#1～#9空压机同时跳闸。21:30，电气检修和热工检修人员到现场检查发现空压机MCC段工作电源开关跳闸，母线失电，导致9台空压机PLC电源全部失去，空压机全部跳闸。
21:35 将空压机MCC段送电，依次启动#1～#6空压机运行，3分钟后空压机MCC再次失电，#1～#6空压机跳闸。随后多次分别试投空压机MCC工作电源开关及备用电源开关，空压机MCC段母线充电后均在几分钟后跳闸。

图2 ：#3灰库排尘风机现场配线图

检查除灰远程DCS控制机柜发现开关量输入A6模块打火，测量A6模块第11通道输入量（24V）窜入220V交流电，进一步检查A6模块第11通道接入电缆为#3细灰库顶部布袋除尘器排尘风机运行反馈信号。就地检查#3细灰库布袋除尘器排尘风机控制箱内运行信号反馈回路错误接入箱内220V交流控制电源（见附图2），导致220V交流电经风机运行反馈信号线窜入A6模块，长期交流电压作用，致使该卡件故障烧损（见附图5），检修人员判断可能导致到柜内卡件模块电源、开关量输出模块故障，无法正常运行，致使空压机MCC段电源Ⅰ、电源Ⅱ开关频繁出现不正常跳闸。（小编疑问：电源Ⅰ、电源Ⅱ开关控制和A6模块有关？受控制的双电源切换？）

图5：DCS卡件烧损图

检修人员将导致交流窜入的二次线拆除（见附图4），更换烧损A6模块后，空压机MCC段电源Ⅰ、电源Ⅱ开关频繁跳闸现象消失。经咨询DCS厂家技术人员后，确证此种现象存在。
22:13 将空压机MCC段送电，依次启动空压机运行。开始机组启动操作。

图3：#2机组ETS跳闸首出

暴露问题：

1、基建施工工艺不规范。XX电建公司未按图纸施工接线，调试工作未严细开展，监理组织验收不到位，给机组安全运行埋下隐患。（疑问：机组刚投产？正常交流串入应该用不了多长时间就会烧损？）
2、控制电源设计不合理。空压机PLC控制电源设计不合理，所有空压机PLC控制电源都取自同一段母线，电源单一，可靠性差。
3、压缩空气系统设计不合理。正常运行时9台空压机须全部运行，无备用空压机且空压机运行故障率较高，存在较大安全隐患。
4、空压机MCC供电方式不完善。380V除灰PC A、B段至空压机MCC工作电源、备用电源不能实现联锁，无法快速恢复。
5、DCS没有空压机PLC控制电源的逻辑、画面组态，指令输出DCS无记录，给故障分析带来困难。
6、隐患排查治理不到位。机组进入生产阶段，检修人员未能及时对就地控制回路进行排查，除尘器排尘风机控制柜内错误接线未发现。
7、应急处置能力欠缺。运行人员缺乏应对压缩空气中断的处置经验，事故预想不全面，应急处置能力欠缺，在空压机全部跳闸后仍大幅度调整机组运行工况，致使压缩空气压力下降较快；在多次恢复空压机运行后又全部跳闸的情况下，检修人员未能尽快确定故障原因和位置，也未能及时采取有效措施恢复部分空压机运行。

图4：#3灰库排尘风机就地端子箱接线

防范措施：

1、将错误接线拆除，更换烧损的除灰DCS控制柜DI卡件模块。
2、对全厂工作环境恶劣、潮湿等区域内的配电箱、控制柜进行排查，消除交流电源窜入直流的隐患；对重要辅机控制电源供电方式的可靠性进行排查。
3、将空压机PLC控制电源分别取自不同的PC段供电，提高供电可靠性。
4、完善空压机MCC供电方式，实现空压机MCC电源一、电源二的自动联锁。
5、完善DCS空压机PLC控制电源的逻辑、画面组态。
6、制定技改计划增加两台备用空压机，提高压缩空气系统运行可靠性。
7、加强技术管理，提高隐患排查能力，举一反三，定期对所有控制柜、配电箱进行接线排查。
8、梳理现场气动门在失去压缩空气后动作情况，完善全厂压缩空气中断应急预案。
9、加强员工技能培训，定期组织事故演练，提高应急处置能力。

来源：继保高压技术交流

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