一起循环水泵电机跳闸故障分析与处理

一起循环水泵电机跳闸故障分析与处理

孙运兵

关键词：防火封堵、电缆、差动保护、短路

前言

2014年12月3日10:56某电厂主控室出现LGE003KA等异常报警，核实是循环水系统2号泵由于供电的LGE401开关断开已经跳闸，立即按照瞬态导则进行干预，按规程控制机组降功率至900MW，后由于汽轮机组水回路氧含量和真空持续上升，机组继续降功率到820MW运行。现场检查循环水系统2号泵电机本体直阻、绝缘正常，电机本体无异常，经过现场排查、信号测量，确定为该泵的差动保护动作。经过处理后并经专业评价条件满足后，于当日22:50重新启动循环水系统2号泵成功，12月4日3:23机组重新升至满功率1088MW。

事件发生时现场正在进行通讯盲区改造的电缆铺设前的PX621房间防火封堵开孔作业。

1问题描述

某电厂汽轮发电机组以水蒸汽驱动，水蒸汽驱动汽轮发电机组后排入蒸汽冷凝器，蒸汽由循环水1号和2号两台泵驱动的海水来冷却，工作原理简图如图1。冷却水流量影响到蒸汽冷凝器中对蒸汽的冷却能力，即影响蒸汽冷凝器的真空度从而会影响汽轮发电机组的发电能力。循环水泵由电机驱动，并由LGE401开关供电。

当循环水2号泵停运后就减少了冷却水流量从而影响到汽轮发电机组的发电能力。当两台循环水泵都停运后蒸汽冷凝器失去全部冷却水无法维持蒸汽冷凝器的真空度从而导致机组无法维持发电能力甚至触发真空度停汽轮机组信号。

2原因分析

2.1设备故障点调查

查看电机差动保护装置故障波形图2，其中红色为A相电流，黄色、蓝色分别为B、C相电流。从波形图上看出A相电流由正常值892.16A突然减小至596.32A。

在电机就地对中性点CT进行检查，CT三相直阻均为4.3Ω，特性试验结果合格，CT状态良好。

在保护装置侧对电机中性点侧CT的二次（信号测量）电缆回路进行检查，发现A-N相回路直阻偏小，为1.7Ω，B-N和C-N相回路直阻均为5.8Ω。

单独对二次（信号测量）电缆进行检查，发现A-N相间为0.6Ω，A对地为2.3Ω，N对地为2.3Ω。将二次（信号测量）电缆屏蔽层接地测量，二次（信号测量）电缆屏蔽层对地绝缘良好，但A相二次（信号测量）电缆和N相二次（信号测量）电缆对电缆屏蔽层绝缘为0，说明故障是因为A相和N相短路并与绝缘层也短路。

通过绝缘查找仪对二次（信号测量）电缆的A、N相进行故障测距，故障点距离电机侧约80M，距离LGE401开关侧约350M，该绝缘仪对二次（信号测量）电缆故障点的定位存在一定误差，经现场检查，故障点可能位于PX621房间至SEC（重要厂用水系统）廊道区域，该区域电缆众多且脚手架无法搭设，无法进行精确定位。

通过在电机中性点侧加入CT二次电流，在保护装置中读取波形记录，确认故障现象可以复现。下图3为模拟通流的波形，可以看出A相电流小于B、C相电流，这与故障时的波形吻合，进一步明确故障点在CT二次（信号测量）电缆上

检查结论：通过上述检查，可以确认故障点为电机中性点CT至LGE401开关柜的二次（信号测量）电缆A相、N相对电缆屏蔽层的绝缘破坏，差动保护因探测到中性点侧与电机机端侧电流不平衡而动作。

2.2设备故障点确定

2014年12月3日调查短路情况时得知电机所在泵站厂房区域当日上午有DTV（厂区通讯）系统电缆敷设的防火孔洞开孔作业，且据施工负责人反馈其工作期间与循环水泵跳闸时间吻合。联系工作负责人在泵房对上午电缆封堵开孔作业点进行逐一排查，可以确认电机的CT二次（信号测量）电缆经过了其中3个开孔作业点，经目视检查未发现明显故障点。

2014年12月29日电气人员利用电厂大修CRF002PO停运窗口，对CRF002MO电机CT二次（信号测量）电缆的故障点进行排查和定位。按照排查方案，电气人员对PX泵站侧的CT二次（信号测量）电缆进行了分段通流排查，将故障点定位在泵站PX621电气间0米的防火封堵PX60502E内的一段电缆上。同时该封堵是12月3日上午CRF002PO跳闸时进行DTV（厂区通讯）系统电缆敷设的防火孔洞开孔作业的封堵之一。

2015年1月1日为进一步明确故障点及电缆绝缘受损原因，决定继续打开该段电缆封堵。由于该段电缆封堵内电缆数量较多，且封堵厚度达到70cm，为了避免在封堵开孔中损伤其他电缆，采取从封堵最外层逐渐向内侧开孔的方法。

将封堵中的防火水泥逐渐去除后，并将逐渐露出的钢筋进行处理，发现了CT二次（信号测量）电缆的损伤点，经过吸尘器处理，其中损伤电缆的破损处填充有水泥。

将受损的电缆截出吸尘后进行目视检查，其灰色外皮呈撕裂状，屏蔽层已经部分断裂，A、N相线芯的黑色绝缘外皮已经脱落，其线芯已经裸露，部分线芯表面的银白色镀层有局部破损，破损处露出铜材质的内部线芯，损伤电缆长度约6cm，内部非常洁净。

电缆损伤的位置顶部距离12月3日的防火封堵开凿底部约3cm。

该段防火封堵PX60502E自电厂投产后截止到12月3日，从未被打开过。

3处理方案

（1）CRF002PO跳闸后，检查电机一次设备无故障，为差动保护二次回路电缆故障引起，执行临时方案退出差动保护（电机仍有过负荷和速断保护投入运行），差动保护用CT二次回路短接后，投运CRF002PO运行。

（2）利用大修CRF002PO停运窗口，查找差动保护二次电缆故障点，分析故障根本原因。

（3）更换差动保护故障电缆，启动CRF002PO带负荷测试CT极性正确后，恢复差动保护跳闸功能。

结束语

通过分析故障发生的过程和原因，可知：

（1）如果是水泥灌注的防火封堵，其开孔作业具有较高风险。电厂在防火封堵打开审批过程中增加封堵风险评价单。

（2）防火封堵开孔作业时，不应直接靠近电缆进行开孔，应从远离电缆侧进行开孔，再逐步靠近电缆。电厂应该建立防火封堵操作规范（如作业风险、作业步骤、验收标准等）。

（3）电厂工程安装阶段应对防火封堵中电缆设置标识，同时应采用柔性封堵方式以便后期维护。针对本次故障，建议梳理电厂水泥实体填充的封堵清单，制定工作计划将其改成柔性封堵。

（4）针对通讯专业工作准备及实施人员存在技能缺陷。建议建立工程师培训和授权管理体系。

参考文献

[1]施耐德电气公司.SEPAM80系列使用手册SCDOC705-MV.2004.