1、對引進(jìn)部分滅磁裝置質(zhì)量隱患問題查處探討,陳福山1潘傳理2 1.中水東北勘測設(shè)計研究公司, 吉林省長春市,130021 2.安徽通辰電氣有限公司, 安徽省合肥市,230088,內(nèi)部資料,請勿外泄!,2012年10月23日,2,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討,2、二灘磁場斷路器和SiC滅磁電阻的缺陷隱患,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討,3、瑞士Scheron HPB型直流斷路器的缺陷隱患,1、法國AMF-CC-NOR-2000A型常閉觸頭間距太小,提綱,2、引進(jìn)SiC存在混入個別質(zhì)量差片子的原因,3、對SiC質(zhì)量隱患查處措施的建議,1、對SiC質(zhì)量隱患4次試驗(yàn)

2、和4次亊故調(diào)查,一、引言(我國標(biāo)準(zhǔn)與外國標(biāo)準(zhǔn)有相同處和不同處),四、參考文獻(xiàn),一、引言(我國標(biāo)準(zhǔn)與外國標(biāo)準(zhǔn)不同)1/4,(1) 2007年10月26日1（以下簡稱“反措”） 發(fā)布執(zhí)行, 其中規(guī)定:“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理” 工作方針。在“反措”第15條防止勵磁系統(tǒng)事故 中第15.4.10.2 款規(guī)定：“勵磁系統(tǒng)的滅磁能力應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求， 且滅磁裝置應(yīng)具備獨(dú)立于調(diào)節(jié)器的滅磁能力。滅磁開關(guān)的弧壓應(yīng)滿足誤強(qiáng)勵滅磁的要求?！?2011年11月1日國家能源局發(fā)布實(shí)施 DL/T 294.1-2011 2規(guī)定: “磁場斷路器最大弧壓應(yīng)大于滅磁電阻兩瑞最大電壓與晶閘管整 流橋輸出最大電壓之和 。即

3、Ukmax Ummax +Uzmax” DL/T 294.2-2011 3規(guī)定: “對標(biāo)稱能容量的檢驗(yàn)要求任選樣品10片，在型式試驗(yàn)和出廠試 驗(yàn)都要做?！?“對非線性滅磁電阻組件滅磁能容量檢驗(yàn)要求在出廠試驗(yàn)中做?！?“氧化鋅非線性電阻串并聯(lián)后均能系數(shù)不得小于90%。碳化硅非 線性電阻串并聯(lián)后均能系數(shù)不得小于80%?！?內(nèi)部資料,請勿外泄!,一、引言(我國標(biāo)準(zhǔn)與外國標(biāo)準(zhǔn)不同)2/4,內(nèi)部資料,請勿外泄!,“最嚴(yán)重滅磁工況下，需要非線性電阻承受耗能容量應(yīng)不超過其標(biāo) 稱能容量的80%，同時，當(dāng)裝置內(nèi)20%的組件退出運(yùn)行吋，應(yīng)滿足最嚴(yán)重滅磁工況下的要求，并允許連續(xù)2次滅磁。在以上工況下，滅磁電阻的最大

4、溫升不大于120K?！?“氧化鋅非線性電阻串并聯(lián)后均能系數(shù)不得小于90%。碳化硅非線 性電阻串并聯(lián)后均能系數(shù)不得小于80%?！?(2)ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003)用于旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的封閉式磁場放電放電斷路器是國際公認(rèn)的磁場斷路器標(biāo)準(zhǔn)。 其中規(guī)定: “磁場斷路器最大弧壓應(yīng)大于滅磁電阻兩端最大電壓 與晶閘管整流橋輸出最大電壓之和 ”國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)基本一致;不同處 是:對最嚴(yán)重事故滅磁條件不同;C37-18規(guī)定是“發(fā)電機(jī)定子機(jī)端三 相突然短路滅磁”;我囸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是“發(fā)電機(jī)誤強(qiáng)勵滅磁” 。 在“C37-18 -應(yīng)用指南”節(jié)中對滅磁電阻線性電阻值和磁

5、場斷路器的 選擇采用5個公式,很全面,詳見4 。,一、引言(我國標(biāo)準(zhǔn)與外國標(biāo)準(zhǔn)不同)3/4,內(nèi)部資料,請勿外泄!,(3) 英國M元件的最大溫度極限不應(yīng)超過160（組件如到160，就應(yīng)作絕緣5000V的耐壓檢驗(yàn))。 SiC破壞溫度為250。SiC片邊緣擊穿電壓為250V/mm。為了提高運(yùn)行安全可靠性,在選擇滅磁電阻容量時,建議元件最大工作溫不超過130?！?我囯標(biāo)準(zhǔn)為120),內(nèi)部資料,請勿外泄!,(4) ABB 2005年2月 簽署提供1993年2月對600A/US16/P/Spec.6298型SiC組件所作的型式試驗(yàn)報告6 見下述筆者所作 表1 .ABB600A/US16/P型SiC組件型式

6、試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表,一、引言(我國標(biāo)準(zhǔn)與外國標(biāo)準(zhǔn)不同)4/4,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討1/6,這類有明顯質(zhì)量缺陷的磁場斷路器和配套SiC滅磁電阻存在安全隱患竟然在我國眾多大型發(fā)電機(jī)十多年中長時間采用, 多次發(fā)生事故，仍然沒有被及時查處改進(jìn)。 1.1 1991年沙嶺子300MW火電機(jī)運(yùn)行中SiC滅磁電阻燒毀事故 1.2 1995年在張家囗300MW火電機(jī)行中SiC滅磁電阻燒毀事故 1.3 襄樊300MW火電機(jī)行中SiC滅磁電阻燒毀事故 1.4 2001年李家峽400MW水電機(jī)行中SiC滅磁電阻燒毀事故 2006年到李家峽水電廠調(diào)查時發(fā)現(xiàn), 全廠4臺400MW水輪發(fā)電

7、 機(jī)仍在繼續(xù)照常使用。 查處建議: 把SiC更換成ZnO,并在斷路器常閉觸頭與SiC串聯(lián)回路中增設(shè)直流電流變換 器和SiC誤通電流報警信號裝置;或SiC或ZnO在線監(jiān)測裝置78 。,內(nèi)部資料,請勿外泄!,1、法國AMF-CC-NOR-2000A型常閉觸頭間距太小導(dǎo)致運(yùn)行嚴(yán)重事故,內(nèi)部資料,請勿外泄!,2、加拿大AMF-1A型斷路器,美國9RV6A251型SiC滅磁電阻組件缺陷隱患,二灘水電廠6臺550MW水電機(jī)成套引進(jìn)加拿大AMF-1A型斷路器,美國9RV6A251型SiC滅磁電阻組件1998年7月才全部投運(yùn)。但在1999年試驗(yàn)中暴露4大缺陷隱患。 2002年二灘電廠被迫決定重新招標(biāo)訂貨，逐年

8、逐臺更換這6臺發(fā)電機(jī)全套勵磁盤及其滅磁裝置。 (1)斷路器引弧觸頭頭部質(zhì)量缺陷在切合中容易斷裂脫落。 (2)SiC組件中混入個別質(zhì)量差片子,注入不大能量,出現(xiàn)局部溫升過高, 飛弧擊穿事故。見圖1 、2 、3。910 圖1 1個SiC組件在能量沖擊試驗(yàn)中發(fā)生飛弧短路錄波圖 圖2 SiC組沖擊試驗(yàn)中發(fā)生飛弧燒損后的現(xiàn)場彩色照片 (3)個別質(zhì)量差SiC片在V-A測試中局部溫升過高穿孔擊穿短路。 圖3.V-A特性測試彩色照片,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討2/6,內(nèi)部資料,請勿外泄!,3 、瑞士HPB型直流斷路器的缺陷隱患 (1)2006年1月1日岱海火電機(jī)600MW因HP

9、B-81弧壓過低誤強(qiáng)勵滅磁失敗事故擴(kuò)大燒毀更換全套ABB勵磁盤。事故錄波圖和數(shù)據(jù)如下圖4所示:1112131415,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討3/6,(2)拉西瓦5臺700MW機(jī)HPB45M-82S型磁場斷路器斷流弧壓過低隱患 對HPB45M-82S型磁場斷路器斷流弧壓: 2006年上海ABB、廣科院向拉西瓦投標(biāo)書寫4000V是錯的,理由: 1)2007年1月簽訂勵磁合同時,上海ABB鑒于發(fā)現(xiàn)過去把HPB斷流弧壓能保證值定得過高隠患,公布兩件事: “一是今后把過去向中國眾多600MW火電機(jī)供貨的HPB-81型斷路器都逐臺無償改造升級改造為HPB-82型;至今已改

10、造完。二是在合同上把拉西瓦 HPB45M-82S型磁場斷路器斷流弧壓從投標(biāo)書4000V糾正為合同書2800V ?！?2)2007年11月在廣州召開拉西瓦第二次設(shè)聯(lián)會上廣科院代表提出可保證在3400V以上，并提供滅磁計算書,斷路器斷流弧壓安全裕度系數(shù)K為1.051 ?，F(xiàn)證實(shí)為2800V,K為0.867,是隱患應(yīng)及時查處! 3)2012年7月浙江電科院向向上海機(jī)電設(shè)備成套研究院查詢,答2800V 。 并提供瑞士ABB為600MW發(fā)電機(jī)工程編寫的勵磁計算書寫明:“HPB60M-82S型磁場斷器的斷流弧壓是2800V 。” 4)2012年8月20日晚上上海ABB工程服務(wù)部經(jīng)理王緒雄與筆者相約通電話中,

11、肯定是2800V 。 5)HPB45M-82S型斷路器采用與UR系列類似結(jié)構(gòu)短弧滅弧柵,滅弧柵間60個。后者使用說明書:“每個間隙弧壓是4050V” 6) 2006年1月,ABB專家和岱?，F(xiàn)場查處理事故調(diào)試報告寫明: HPB60M-82型, 最大斷弧電壓為2000V。,內(nèi)部資料,請勿外泄!,！,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討4/6,內(nèi)部資料,請勿外泄!,7)對下述表2瑞士HPB型直流斷路器型試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表的分析意見:1617,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討5/6,“型試”已經(jīng)證實(shí)HPB的最大弧壓數(shù)值, 首先它是隨著切斷的電流數(shù)值 增大減小而

12、增大減小，隨后它又隨著切斷電路的時間常數(shù)增大減小而 增大減小。 “型試”和合肥科聚公司實(shí)測錄波證實(shí)切斷46.2-53.0kA 電流最大斷弧電壓才有3.83-3.89kV, 而拉西瓦發(fā)電機(jī)最大滅磁電流為 約10kA , 僅為 “型試”切斷電流的5分之1, 怎么可能最大斷弧電壓達(dá) 到4000V? 而且“型試”中與10kA相近的斷流試驗(yàn)值是9.39.8 kA, 斷 流弧壓實(shí)測值為3.093.44kV, 其回路時間常數(shù)為99ms。而實(shí)際上發(fā)電 機(jī)解列形成定子開路，轉(zhuǎn)子鐵蕊由于長時間誤強(qiáng)勵已處于高度飽和狀 態(tài)，這種狀態(tài)下的“滅磁回路時間常數(shù)”雖然無法從試驗(yàn)實(shí)測，但可 從岱海2號機(jī)誤強(qiáng)勵滅磁事故錄波圖中得

13、到旁證！它確實(shí)是個很低數(shù)值， 所以導(dǎo)致HPB60M81S型磁場斷路器弧壓，異常低下，滅磁動作后600ms內(nèi)轉(zhuǎn)子電壓沒有反向, 事故嚴(yán)重擴(kuò)大(注:ABB吸取岱海事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)才作了上述6)中所述兩項(xiàng)重大糾錯措施,國內(nèi)有關(guān)單位為何還堅(jiān)持原來的錯誤呢？) 。廣科院滅磁計算書中寫的3440V的前面有遺漏。把3.093.44kV，寫成是3440V, 是一種不正常出現(xiàn)的差錯！因?yàn)榧词箯V科院提出修正HPB45M-82S型磁場斷路器最大斷弧電壓值的理由成立,根據(jù)可靠性和性能保證值的定義, 最大斷弧電壓應(yīng)該3.09kV。 8)結(jié)論: HPB45M-82S型斷路器斷流弧壓性能是2800V,它在嚴(yán)重誤強(qiáng)勵 事故滅磁安

14、全裕度系數(shù)為0.867,是不安全隱患！建議更換斷流弧壓高的斷路器,或者用大能量ZnO長替換SiC!消除不安全隱患！,內(nèi)部資料,請勿外泄!,二、對部分引進(jìn)磁場斷路器結(jié)構(gòu)和斷流弧壓存在質(zhì)量隱患查處探討6/6,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討1/5,(1)2001年二灘備品1個SiC滅磁電阻組件能量沖擊試驗(yàn),見圖13; (2)2006年三峽備品2個SiC滅磁電阻組件能量沖擊試驗(yàn):拆開成14個并聯(lián)支路,10%小能量沖擊,均能系數(shù)0.79;79%大能量沖擊,點(diǎn)溫計測溫,均溫系數(shù)0.76;電壓溫度系數(shù)-0.472%/,見圖5、6 ;18 (3)2007年嘉華備品5個滅磁電阻組件分別作小到大能量沖擊

15、試驗(yàn)31次, 用紅外熱成像儀測溫,D#組件均溫系數(shù)最差-0.656 。2008年嘉華600MW6號機(jī)作額定空載滅磁試驗(yàn),對1個SiC組件用紅外熱成像儀測溫,均溫系數(shù)最差-0.5 。見圖7 、8;19,內(nèi)部資料,請勿外泄!,1、對SiC質(zhì)量隱患4次試驗(yàn)和4次亊故調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 4次1比1模似滅磁能量沖擊試驗(yàn),圖7 嘉興發(fā)電廠2號發(fā)電機(jī)空載額定滅磁試驗(yàn)熱像圖,圖8 嘉興發(fā)電廠備品D號組件極限能量試驗(yàn)熱像圖,圖5、6三峽SiC非線性電阻600A/US14/7P/2S試品,(4)2005年瑞士ABB提出對600A/US16/P/Spec.6298型SiC組件所作的型式試驗(yàn)測溫報告。見表2. 4次發(fā)電機(jī)

16、滅磁事故調(diào)查 (1)隔河巖300MW水電機(jī)現(xiàn)場作一次發(fā)電機(jī)空載滅磁試驗(yàn)時并聯(lián)3個9RV6A251型SiC滅磁電阻組件中有1個組件飛弧擊穿燒壞,證實(shí)二灘試驗(yàn)室試結(jié)論正確。20 (2)2001年李家峽1臺400MW水電機(jī)組剛并網(wǎng)發(fā)電不久,2串3并6個組件中 有3個組件冒煙燒黑。7,8 (3)2002年4月4日天生橋二級1臺225MW水電機(jī)從奧地利伊林成套引進(jìn)勵 磁裝置,配有英國PA2/6/28/10型SiC滅磁電阻，發(fā)生發(fā)電機(jī)空載勵磁調(diào)節(jié)器失控誤強(qiáng)勵,保護(hù)啟動滅磁時SiC滅磁電阻部分組件發(fā)生飛弧擊穿短路12個組件中有2個嚴(yán)重?zé)?。見圖9天生橋二級發(fā)電機(jī)SiC滅磁電阻組件在發(fā)電機(jī)空載誤強(qiáng)勵事故滅磁時

17、飛弧燒毀后的彩色照。16,內(nèi)部資料,請勿外泄!,圖9,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討2/5,內(nèi)部資料,請勿外泄!,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討3/5,(4)潘家口1臺90MW抽水蓄能機(jī)因長時間異步運(yùn)行,所配置ABB的RA432-1/34型SiC組件2個,68片中有3片爆裂成34小塊,1/3片子特性因過熱變壞,2/3片子特性正常。21 2、引進(jìn)SiC存在混入個別質(zhì)量差片子的原因：外商在SiC片生產(chǎn)篩選工藝上存在嚴(yán)重缺陷隱患 SiC片是把陶瓷粉末與碳化硅(金鋼砂)精密拌合，加壓成型,放入隧道窯中高溫?zé)Y(jié)而成, 再在其表面噴鍍一層金屬,以求有良好導(dǎo)電功能和便于焊接。所以SiC又

18、名“CERAMSIL陶瓷硅”。顯然,SiC片這種制造材質(zhì)、方法、步驟導(dǎo)致它的電氣特性具有較大“分散性”！這種大批生產(chǎn)出來的陶瓷硅SiC片子中, 存在少數(shù)材質(zhì)不均勻質(zhì)量不合格的SiC片子！ (2) 問題在于外商在SiC片生產(chǎn)篩選中忽略了這個特點(diǎn)。他們對這種同 批次生產(chǎn)出來的每片SiC片的篩選工藝流程,只是采用“加注250A電流，測量閥片電壓U250A，保證所選用的并聯(lián)每片SiC上述電壓值U250A盡量相同，相差不超過5%”的篩選工藝，缺少如同我國對ZnO非線性滅磁電阻片的篩選工藝流程：“對每一片生產(chǎn)出來的ZnO片,加注標(biāo)稱能容量沖擊測量質(zhì)量撿驗(yàn)篩選工藝, 和同時測錄其伏安特性曲線, 存入電腦數(shù)據(jù)

19、庫中, 以備組成組件向用戶成套串并聯(lián)供貨時, 采用專用程序選片時選用的工藝?！蓖馍躺a(chǎn)SiC沒有采用這種篩選工藝,可能是導(dǎo)致向用戶供貨的整套SiC組件中, 混入個別質(zhì)量不合格的SiC片子的根本原因。,3、對SiC質(zhì)量隱患查處措施的建議 上述SiC隱患及其查處辦法,已經(jīng)在2010年8月2010全國水電自動化技術(shù)學(xué)術(shù)交流研討會議敦煌會上發(fā)表16;和于2011年8月在2011年第4期上發(fā)表的17上, 都做了詳細(xì)說明, 建議各位同行查閱原文，本文就不說了, 只是最終慎重向選用SiC滅磁電阻的有關(guān)單位提出以下查處建議: (1)為了在電廠和工程中認(rèn)真執(zhí)行 “反措”和“規(guī)程”規(guī)定，應(yīng)向SiC 配 套供貨公司

20、查詢:SiC組件出廠前是否按我國規(guī)程“表2”非線性電阻試驗(yàn)要求中的規(guī)定要求：作過“滅磁能容量”沖擊升溫和“溫度系數(shù)”檢驗(yàn)？并索取檢驗(yàn)記錄文件“如果供貨公司 沒有做,而且無條件做, 則我方應(yīng)保留貨到現(xiàn)場后,允許中方采用紅外熱成像儀拍攝對每個組件作承受小能量沖擊后的紅外熱成像圖譜, 藉以判斷SiC供貨中是否混入局部溫升過高和溫度系數(shù)不合規(guī)程規(guī)定質(zhì)量不合格的SiC片的權(quán)力,作為到貨質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收依據(jù)。 (2)對于采用SiC滅磁電阻己經(jīng)投入運(yùn)行單位, 則建議按照上述文件推薦方法分別先和后對備用和主機(jī)配套SiC組件進(jìn)行離線簡易能量沖擊測溫方法檢測, 藉以撿查確認(rèn)組件中是否混入有局部溫升過高質(zhì)量有缺陷隱患的

21、SiC片, 均能系數(shù)、均溫系數(shù)不合格(指不符合規(guī)程規(guī)定、廠家規(guī)定和上文要求) 的SiC組件、SiC片，需要及時查處改進(jìn)。,內(nèi)部資料,請勿外泄!,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討4/5,(3)對引進(jìn)SiC組件作在線監(jiān)測, 詳見22 。因?yàn)閭€別質(zhì)量不合格的SiC片其局部溫升過的部位位置,必須用1617 方法監(jiān)測才能暴露, 所以建議先用后者方法發(fā)現(xiàn)局部溫升過高部位置, 再用前者方法對部位置作在線監(jiān)測, 才能有效提高對SiC組件質(zhì)量監(jiān)測實(shí)效。 囯產(chǎn)ZnO組件作在線監(jiān)測裝置正在安徽通辰電氣有限公司研制。 實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)！進(jìn)行必要的 試驗(yàn)是檢驗(yàn)查處引進(jìn)滅磁裝置質(zhì)量隱患的必 要措施！,內(nèi)部資料,請勿外泄!,三、SiC滅磁電阻存在的缺陷隱患查處探討5/5,1.發(fā)電廠重大反事故措施(試行) 2007年10月26日 國家電網(wǎng)公司 2.DL/T 294.1-2011 2011年11月1日 國家能源局 3.DL/T 294.2-2011 2011年11月1日 國家能源局 4.ANSI/IEEE C37-18 ANSI/IEEE C37.18-1979(R2003)用于旋 轉(zhuǎn)電機(jī)的封閉式磁場放電放電斷路器 5.M 11.ABB關(guān)于內(nèi)蒙古岱海電廠2號機(jī)