引进部分灭磁装置质量隐患问题.ppt

1、对引进部分灭磁装置质量隐患问题查处探讨,陈福山1潘传理2 1.中水东北勘测设计研究公司, 吉林省长春市,130021 2.安徽通辰电气有限公司, 安徽省合肥市,230088,内部资料,请勿外泄!,2012年10月23日,2,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨,2、二滩磁场断路器和SiC灭磁电阻的缺陷隐患,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨,3、瑞士Scheron HPB型直流断路器的缺陷隐患,1、法国AMF-CC-NOR-2000A型常闭触头间距太小,提纲,2、引进SiC存在混入个別质量差片子的原因,3、对SiC质量隐患查处措施的建议,1、对SiC质量隐患4次试验

2、和4次亊故调查,一、引言(我国标准与外国标准有相同处和不同处),四、参考文献,一、引言(我国标准与外国标准不同)1/4,(1) 2007年10月26日1（以下简称“反措”） 发布执行, 其中规定:“安全第一、预防为主、综合治理” 工作方针。在“反措”第15条防止励磁系统事故 中第15.4.10.2 款规定：“励磁系统的灭磁能力应达到国家标准要求， 且灭磁装置应具备独立于调节器的灭磁能力。灭磁开关的弧压应满足误强励灭磁的要求。” 2011年11月1日国家能源局发布实施 DL/T 294.1-2011 2规定: “磁场断路器最大弧压应大于灭磁电阻两瑞最大电压与晶闸管整 流桥输出最大电压之和 。即

3、Ukmax Ummax +Uzmax” DL/T 294.2-2011 3规定: “对标称能容量的检验要求任选样品10片，在型式试验和出厂试 验都要做。” “对非线性灭磁电阻组件灭磁能容量检验要求在出厂试验中做。” “氧化锌非线性电阻串并联后均能系数不得小于90%。碳化硅非 线性电阻串并联后均能系数不得小于80%。”,内部资料,请勿外泄!,一、引言(我国标准与外国标准不同)2/4,内部资料,请勿外泄!,“最严重灭磁工况下，需要非线性电阻承受耗能容量应不超过其标 称能容量的80%，同时，当装置内20%的组件退出运行吋，应满足最严重灭磁工况下的要求，并允许连续2次灭磁。在以上工况下，灭磁电阻的最大

4、温升不大于120K。” “氧化锌非线性电阻串并联后均能系数不得小于90%。碳化硅非线 性电阻串并联后均能系数不得小于80%。” (2)ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003)用于旋转 电机的封闭式磁场放电放电断路器是国际公认的磁场断路器标准。 其中规定: “磁场断路器最大弧压应大于灭磁电阻两端最大电压 与晶闸管整流桥输出最大电压之和 ”国内外标准基本一致;不同处 是:对最严重事故灭磁条件不同;C37-18规定是“发电机定子机端三 相突然短路灭磁”;我囸标准规定是“发电机误強励灭磁” 。 在“C37-18 -应用指南”节中对灭磁电阻线性电阻值和磁

5、场断路器的 选择采用5个公式,很全面,详见4 。,一、引言(我国标准与外国标准不同)3/4,内部资料,请勿外泄!,(3) 英国M元件的最大温度极限不应超过160（组件如到160，就应作绝缘5000V的耐压检验)。 SiC破坏温度为250。SiC片边缘击穿电压为250V/mm。为了提高运行安全可靠性,在选择灭磁电阻容量时,建议元件最大工作温不超过130。”(我囯标准为120),内部资料,请勿外泄!,(4) ABB 2005年2月 签署提供1993年2月对600A/US16/P/Spec.6298型SiC组件所作的型式试验报告6 见下述笔者所作 表1 .ABB600A/US16/P型SiC组件型式

6、试验数据统计表,一、引言(我国标准与外国标准不同)4/4,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨1/6,这类有明显质量缺陷的磁场断路器和配套SiC灭磁电阻存在安全隐患竟然在我国众多大型发电机十多年中长时间采用, 多次发生事故，仍然没有被及时查处改进。 1.1 1991年沙岭子300MW火电机运行中SiC灭磁电阻烧毁事故 1.2 1995年在张家囗300MW火电机行中SiC灭磁电阻烧毁事故 1.3 襄樊300MW火电机行中SiC灭磁电阻烧毁事故 1.4 2001年李家峡400MW水电机行中SiC灭磁电阻烧毁事故 2006年到李家峡水电厂调查时发现, 全厂4台400MW水轮发电

7、 机仍在继续照常使用。 查处建议: 把SiC更換成ZnO,并在断路器常闭触头与SiC串联回路中增设直流电流变换 器和SiC误通电流报警信号装置;或SiC或ZnO在线监测装置78 。,内部资料,请勿外泄!,1、法国AMF-CC-NOR-2000A型常闭触头间距太小导致运行严重事故,内部资料,请勿外泄!,2、加拿大AMF-1A型断路器,美国9RV6A251型SiC灭磁电阻组件缺陷隐患,二滩水电厂6台550MW水电机成套引进加拿大AMF-1A型断路器,美国9RV6A251型SiC灭磁电阻组件1998年7月才全部投运。但在1999年试验中暴露4大缺陷隐患。 2002年二滩电厂被迫决定重新招标订货，逐年

8、逐台更换这6台发电机全套励磁盘及其灭磁装置。 (1)断路器引弧触头头部质量缺陷在切合中容易断裂脱落。 (2)SiC组件中混入个别质量差片子,注入不大能量,出现局部温升过高, 飞弧击穿事故。见图1 、2 、3。910 图1 1个SiC组件在能量冲击试验中发生飞弧短路录波图 图2 SiC组冲击试验中发生飞弧烧损后的现场彩色照片 (3)个別质量差SiC片在V-A测试中局部温升过高穿孔击穿短路。 图3.V-A特性测试彩色照片,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨2/6,内部资料,请勿外泄!,3 、瑞士HPB型直流断路器的缺陷隐患 (1)2006年1月1日岱海火电机600MW因HP

9、B-81弧压过低误强励灭磁失败事故扩大烧毀更換全套ABB励磁盘。事故录波图和数据如下图4所示:1112131415,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨3/6,(2)拉西瓦5台700MW机HPB45M-82S型磁场断路器断流弧压过低隐患 对HPB45M-82S型磁场断路器断流弧压: 2006年上海ABB、广科院向拉西瓦投标书写4000V是错的,理由: 1)2007年1月签订励磁合同时,上海ABB鉴于发现过去把HPB断流弧压能保证值定得过高隠患,公布两件事: “一是今后把过去向中国众多600MW火电机供货的HPB-81型断路器都逐台无偿改造升级改造为HPB-82型;至今已改

10、造完。二是在合同上把拉西瓦 HPB45M-82S型磁场断路器断流弧压从投标书4000V纠正为合同书2800V 。” 2)2007年11月在广州召开拉西瓦第二次设联会上广科院代表提出可保证在3400V以上，并提供灭磁计算书,断路器断流弧压安全裕度系数K为1.051 。现证实为2800V,K为0.867,是隐患应及时查处! 3)2012年7月浙江电科院向向上海机电设备成套研究院查询,答2800V 。 并提供瑞士ABB为600MW发电机工程编写的励磁计算书写明:“HPB60M-82S型磁场断器的断流弧压是2800V 。” 4)2012年8月20日晚上上海ABB工程服务部经理王绪雄与笔者相约通电话中,

11、肯定是2800V 。 5)HPB45M-82S型断路器采用与UR系列类似结构短弧灭弧栅,灭弧栅间60个。后者使用说明书:“每个间隙弧压是4050V” 6) 2006年1月,ABB专家和岱海现场查处理事故调试报告写明: HPB60M-82型, 最大断弧电压为2000V。,内部资料,请勿外泄!,！,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨4/6,内部资料,请勿外泄!,7)对下述表2瑞士HPB型直流断路器型试数据统计表的分析意见:1617,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨5/6,“型试”已经证实HPB的最大弧压数值, 首先它是随着切断的电流数值 增大减小而

12、增大减小，随后它又随着切断电路的时间常数增大减小而 增大减小。 “型试”和合肥科聚公司实测录波证实切断46.2-53.0kA 电流最大断弧电压才有3.83-3.89kV, 而拉西瓦发电机最大灭磁电流为 约10kA , 仅为 “型试”切断电流的5分之1, 怎么可能最大断弧电压达 到4000V? 而且“型试”中与10kA相近的断流试验值是9.39.8 kA, 断 流弧压实测值为3.093.44kV, 其回路时间常数为99ms。而实际上发电 机解列形成定子开路，转子铁蕊由于长时间误强励已处于高度饱和状 态，这种状态下的“灭磁回路时间常数”虽然无法从试验实测，但可 从岱海2号机误强励灭磁事故录波图中得

13、到旁证！它确实是个很低数值， 所以导致HPB60M81S型磁场断路器弧压，异常低下，灭磁动作后600ms内转子电压没有反向, 事故严重扩大(注:ABB吸取岱海事故经验教训才作了上述6)中所述两项重大纠错措施,国内有关单位为何还坚持原来的错误呢？) 。广科院灭磁计算书中写的3440V的前面有遗漏。把3.093.44kV，写成是3440V, 是一种不正常出现的差错！因为即使广科院提出修正HPB45M-82S型磁场断路器最大断弧电压值的理由成立,根据可靠性和性能保证值的定义, 最大断弧电压应该3.09kV。 8)结论: HPB45M-82S型断路器断流弧压性能是2800V,它在严重误强励 事故灭磁安

14、全裕度系数为0.867,是不安全隐患！建议更換断流弧压高的断路器,或者用大能量ZnO长替換SiC!消除不安全隐患！,内部资料,请勿外泄!,二、对部分引进磁场断路器结构和断流弧压存在质量隐患查处探讨6/6,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨1/5,(1)2001年二滩备品1个SiC灭磁电阻组件能量冲击试验,见图13; (2)2006年三峡备品2个SiC灭磁电阻组件能量冲击试验:拆开成14个并联支路,10%小能量冲击,均能系数0.79;79%大能量冲击,点温计测温,均温系数0.76;电压温度系数-0.472%/,见图5、6 ;18 (3)2007年嘉华备品5个灭磁电阻组件分別作小到大能量冲击

15、试验31次, 用红外热成像仪测温,D#组件均温系数最差-0.656 。2008年嘉华600MW6号机作额定空载灭磁试验,对1个SiC组件用红外热成像仪测温,均温系数最差-0.5 。见图7 、8;19,内部资料,请勿外泄!,1、对SiC质量隐患4次试验和4次亊故调查的经验教训 4次1比1模似灭磁能量冲击试验,图7 嘉兴发电厂2号发电机空载额定灭磁试验热像图,图8 嘉兴发电厂备品D号组件极限能量试验热像图,图5、6三峽SiC非线性电阻600A/US14/7P/2S试品,(4)2005年瑞士ABB提出对600A/US16/P/Spec.6298型SiC组件所作的型式试验测温报告。见表2. 4次发电机

16、灭磁事故调查 (1)隔河岩300MW水电机现场作一次发电机空载灭磁试验时并联3个9RV6A251型SiC灭磁电阻组件中有1个组件飞弧击穿烧坏,证实二滩试验室试结论正确。20 (2)2001年李家峡1台400MW水电机组刚并网发电不久,2串3并6个组件中 有3个组件冒烟烧黑。7,8 (3)2002年4月4日天生桥二级1台225MW水电机从奧地利伊林成套引进励 磁装置,配有英国PA2/6/28/10型SiC灭磁电阻，发生发电机空载励磁调节器失控误強励,保护启动灭磁时SiC灭磁电阻部分组件发生飞弧击穿短路12个组件中有2个严重烧黑。见图9天生桥二级发电机SiC灭磁电阻组件在发电机空载误强励事故灭磁时

17、飞弧烧毁后的彩色照。16,内部资料,请勿外泄!,图9,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨2/5,内部资料,请勿外泄!,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨3/5,(4)潘家口1台90MW抽水蓄能机因长时间异步运行,所配置ABB的RA432-1/34型SiC组件2个,68片中有3片爆裂成34小块,1/3片子特性因过热变坏,2/3片子特性正常。21 2、引进SiC存在混入个別质量差片子的原因：外商在SiC片生产筛选工艺上存在严重缺陷隐患 SiC片是把陶瓷粉末与碳化硅(金钢砂)精密拌合，加压成型,放入隧道窑中高温烧结而成, 再在其表面喷镀一层金属,以求有良好导电功能和便于焊接。所以SiC又

18、名“CERAMSIL陶瓷硅”。显然,SiC片这种制造材质、方法、步骤导致它的电气特性具有较大“分散性”！这种大批生产出来的陶瓷硅SiC片子中, 存在少数材质不均匀质量不合格的SiC片子！ (2) 问题在于外商在SiC片生产筛选中忽略了这个特点。他们对这种同 批次生产出来的每片SiC片的筛选工艺流程,只是采用“加注250A电流，测量阀片电压U250A，保证所选用的并联每片SiC上述电压值U250A尽量相同，相差不超过5%”的筛选工艺，缺少如同我国对ZnO非线性灭磁电阻片的筛选工艺流程：“对每一片生产出来的ZnO片,加注标称能容量冲击测量质量捡验筛选工艺, 和同时测录其伏安特性曲线, 存入电脑数据

19、库中, 以备组成组件向用户成套串并联供货时, 采用专用程序选片时选用的工艺。”外商生产SiC没有采用这种筛选工艺,可能是导致向用户供货的整套SiC组件中, 混入个别质量不合格的SiC片子的根本原因。,3、对SiC质量隐患查处措施的建议 上述SiC隐患及其查处办法,已经在2010年8月2010全国水电自动化技术学术交流研讨会议敦煌会上发表16;和于2011年8月在2011年第4期上发表的17上, 都做了详细说明, 建议各位同行查阅原文，本文就不说了, 只是最终慎重向选用SiC灭磁电阻的有关单位提出以下查处建议: (1)为了在电厂和工程中认真执行 “反措”和“规程”规定，应向SiC 配 套供货公司

20、查询:SiC组件出厂前是否按我国规程“表2”非线性电阻试验要求中的规定要求：作过“灭磁能容量”冲击升温和“温度系数”检验？并索取检验记录文件“如果供货公司 没有做,而且无条件做, 则我方应保留货到现场后,允许中方采用红外热成像仪拍摄对每个组件作承受小能量冲击后的红外热成像图谱, 藉以判断SiC供货中是否混入局部温升过高和温度系数不合规程规定质量不合格的SiC片的权力,作为到货质量检验验收依据。 (2)对于采用SiC灭磁电阻己经投入运行单位, 则建议按照上述文件推荐方法分别先和后对备用和主机配套SiC组件进行离线简易能量冲击测温方法检测, 藉以捡查确认组件中是否混入有局部温升过高质量有缺陷隐患的

21、SiC片, 均能系数、均温系数不合格(指不符合规程规定、厂家规定和上文要求) 的SiC组件、SiC片，需要及时查处改进。,内部资料,请勿外泄!,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨4/5,(3)对引进SiC组件作在线监测, 详见22 。因为个別质量不合格的SiC片其局部温升过的部位位置,必须用1617 方法监测才能暴露, 所以建议先用后者方法发现局部温升过高部位置, 再用前者方法对部位置作在线监测, 才能有效提高对SiC组件质量监测实效。 囯产ZnO组件作在线监测装置正在安徽通辰电气有限公司研制。 实践是检验真理的唯一标准！进行必要的 试验是检验查处引进灭磁装置质量隐患的必 要措施！,内部资料,请勿外泄!,三、SiC灭磁电阻存在的缺陷隐患查处探讨5/5,1.发电厂重大反事故措施(试行) 2007年10月26日 国家电网公司 2.DL/T 294.1-2011 2011年11月1日 国家能源局 3.DL/T 294.2-2011 2011年11月1日 国家能源局 4.ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003)用于旋 转电机的封闭式磁场放电放电断路器 5.M 11.ABB关于内蒙古岱海电厂2号机