發(fā)電機出口PT接地故障的分析與處理

戴壽超

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系, 福建 龍巖 364021)

發(fā)電機出口PT接地故障的分析與處理

戴壽超

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系, 福建 龍巖 364021)

簡要介紹了火電廠系統(tǒng)主接線和發(fā)變組主要保護配置, 針對某機組運行時顯示的故障現(xiàn)象, 分析發(fā)變組保護裝置動作報告和機組故障錄波的特征, 通過排查判斷是發(fā)電機出口PT接地故障, 對故障原因進行分析查找, 并制定出相應(yīng)的處理和防范措施.

發(fā)電機; PT接地; 故障處理

引言

發(fā)電機是火電廠三大主要設(shè)備之一. 隨著機組容量的增大, 對設(shè)備可靠性要求越來越高, 一旦設(shè)備發(fā)生故障, 不僅威脅電網(wǎng)穩(wěn)定運行, 而且會給發(fā)電企業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失. 因此, 對設(shè)備的制造、安裝質(zhì)量要求高, 同時對二次設(shè)備及保護配置也提出了更高的標準, 以確保在發(fā)電機內(nèi)部或外部發(fā)生故障的情況下能快速地切除或隔離故障點, 不發(fā)生人身傷害和設(shè)備損壞事故. 根據(jù)某火電廠的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計, 出口PT出現(xiàn)故障停機的情況時有發(fā)生[1]. 本文以出口PT接地故障為例, 從現(xiàn)場現(xiàn)象及數(shù)據(jù)出發(fā)進行檢查分析, 最終故障得到可靠的處理.

1 火電廠系統(tǒng)主接線

某火電廠系統(tǒng)主接線如圖 1所示. 火電廠二期工程安裝2臺300MW火力發(fā)電機組, 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采取自并勵方式, 由勵磁變提供勵磁電流; 發(fā)電機與主變壓器之間采取硬連接方式, 中間不設(shè)斷路器, 發(fā)電機出口電壓20KV經(jīng)主變壓器升壓后, 采用單元接線送入220KV高壓母線, 母線設(shè)分段斷路器和專用母聯(lián)斷路器,同塔架設(shè)的Ⅰ、Ⅱ出線與另一個500KV變電站相連. 廠用電系統(tǒng)設(shè)置專用的高壓啟動/備用變,采用6KV電壓等級, 正常運行由高廠變供電, 機組啟動或停運期間由啟備變供電[2].

圖1 火電廠系統(tǒng)主接線

2 發(fā)變組主要保護配置

圖2為發(fā)變組保護配置示意圖. 發(fā)變組主要配置發(fā)電機的差動、定子接地、定子匝間短路、過電壓、定子對稱反時限過負荷和主變差動、零序等保護[3]. 發(fā)變組保護各配置兩套電氣量保護的 RCS-985B和一套非電量及失靈保護的RCS-974AG微機數(shù)字成套保護裝置. RCS-985B保護裝置提供一臺發(fā)電機變壓器單元所需要的全部電量保護, 對主變壓器、發(fā)電機、高廠變、勵磁變實現(xiàn)主保護、異常運行保護、后備保護的全套雙重化. 兩套保護分別采用二次諧波和比率差動原理, 且取不同組 TA, 主保護、后備保護共用一組TA, 每套保護出口對應(yīng)不同的跳閘線圈. RCS-974AG保護裝置實現(xiàn)變壓器的非電量保護、非全相保護和斷路器失靈保護, 且設(shè)置兩套: 一套供主變非電量保護用, 另一套供高廠變非電量保護用, 兩套布置在同一柜內(nèi). 同時為了增加失靈啟動的可靠性, 失靈啟動不應(yīng)與電量保護在同一個裝置內(nèi).

圖2 發(fā)變組保護配置

3 顯示的故障現(xiàn)象

故障前工況: #5機負荷300MW, 發(fā)電機主汽溫540.1℃, 主汽壓16.65Mpa, 再熱汽溫540.7℃, 再熱汽壓 3.25Mpa, 床溫 938℃, 機組運行穩(wěn)定. #6機負荷 300MW, 主汽溫 539℃, 主汽壓 16.5Mpa, 再熱汽溫540℃, 再熱汽壓3.2Mpa, 床溫950℃, 機組運行穩(wěn)定. 同時#5、6機組繼電保護全部投入運行, 熱工聯(lián)鎖保護正常投入運行, 機組DCS、一次調(diào)頻等正常投入, 220KV升壓站按雙母接線方式運行. 運行一段時間后DCS畫面上發(fā)出A/B屏“發(fā)電機定子接地零序電壓”報警和“定子接地保護動作”信號光字牌. #5發(fā)變組出口斷路器跳閘, 且與系統(tǒng)解列, 汽輪機聯(lián)調(diào), 鍋爐 MFT, 主汽門關(guān)閉時間正常, 設(shè)備聯(lián)動正常, 6KV廠用電采用快速的專用備用自動投切, 一段時間后, 當汽輪機在較低轉(zhuǎn)速時, 投入盤車裝置.

#5發(fā)變組保護裝置屏打印數(shù)據(jù)見表1. 故障前發(fā)電機出口二次電壓值為58.1V, 事故發(fā)生后, C相電壓下降至8.94V, 同時發(fā)電機機端零序電壓升至91.66V, 發(fā)電機中性點零序電壓升至108.3V, 故障錄波器顯示接地變一次側(cè)接地電流為2.8A, 已超過電流允許值1A. 跳閘前幾分鐘測得發(fā)電機定子冷卻水箱部位和中性點的氫氣濃度有突變并發(fā)出報警信號, 同時跳閘時發(fā)電機定子11槽層間溫度也有負向突變現(xiàn)象.

表1 #5發(fā)變組保護裝置屏打印數(shù)據(jù)

4 故障排查

4.1 發(fā)電機本體檢查

首先斷開發(fā)電機中性點, 測量發(fā)電機絕緣, 其中A相360M?、B相380M?、C相230 M?. 其次發(fā)電機進行氣體置換, 由氫氣置換成二氧化碳后, 進行發(fā)電機定子線圈耐壓試驗, A、B、C相線圈交流耐壓30KV, 通過1分鐘耐壓試驗, 并對發(fā)電機出口PT進行了交流耐壓試驗. 然后再用數(shù)字兆歐表搖測封閉式母線(包括主變低壓側(cè)、高廠變A/B高壓側(cè)、勵磁變高壓側(cè))的絕緣為1.2G?. 最后對發(fā)電機定子繞組測直流電阻, 不平衡率為0.39%, A相1.26M?、B相1.26 M?及C相1.265 M?. 通過檢查發(fā)電機本體的參數(shù)都符合要求, 可以判斷不是發(fā)電機本體絕緣出現(xiàn)問題引起的跳閘停機事故.

4.2 定子冷卻水箱氫氣濃度檢查

機組跳閘前幾分鐘, 定子冷卻水箱氫氣濃度突變異常, 機組跳閘后氫氣濃度恒定不變?yōu)?3.75%, 而且觀察發(fā)電機氫氣壓力也無明顯下降趨勢, 依據(jù)定子冷卻水箱氫濃度曲線記錄, 分析認為定子冷卻水箱氫氣濃度突變異?，F(xiàn)象是由于測點受干擾引起.

4.3 發(fā)電機出口PT柜檢查

對發(fā)變組保護裝置、發(fā)電機本體 PT、接地變等相關(guān)二次回路和接線等進行檢查, 回路接線正確緊固且保護定值整定正確. 當機組跳閘后檢查發(fā)電機出口 PT一次保險正常, 并對有關(guān)回路進行進一步檢查,發(fā)現(xiàn)有兩處放電擊穿點, 一處是發(fā)電機出口PT柜內(nèi)的PT中性點高壓電纜外側(cè)鎧層與C相避雷器母線銅排放電擊穿. 另一處是在PT柜頂部電纜槽盒內(nèi), 該電纜鎧層對金屬槽盒放電. 擊穿放電點如圖3所示.

圖3 擊穿放電點圖片

5 故障分析與處理

5.1 故障原因分析

#5發(fā)變組兩套保護裝置波形數(shù)據(jù)與故障錄波器采樣數(shù)據(jù)一致并記錄了發(fā)電機機端電壓的采樣錄波數(shù)據(jù)和發(fā)電機保護裝置動作報告, 如圖4、5所示. 通過分析#5發(fā)變組保護裝置屏保護裝置動作報告和機組故障錄波的特征, 可以判斷發(fā)電機出口C相存在接地故障現(xiàn)象. 根據(jù)擊穿放電點判定發(fā)電機出口C相避雷器母排對PT中性點專用電纜鎧裝防護層發(fā)生對地放電現(xiàn)象, 并導(dǎo)致在PT柜頂部電纜槽盒內(nèi), 該電纜鎧層對金屬槽盒放電, 最終導(dǎo)致發(fā)電機組跳閘. 發(fā)電機出口避雷器母排與PT中性線電纜放電示意圖如圖6所示. 查證了專用PT中性點電纜與避雷器母排之間的安全距離不夠, 是機組在施工時沒有遵照標準建設(shè)引起的, 也就是導(dǎo)致本次機組跳閘的主要原因.

圖4 故障錄波器錄波波形

圖5 發(fā)變組保護裝置屏保護裝置動作報告

圖6 #5發(fā)電機出口避雷器母排與PT中性線電纜放電示意圖

5.2 整改處理措施

(1) 對發(fā)電機專用PT中性點電纜放電處清理后進行熱縮處理, 加裝防護套, 電纜端頭做好屏蔽接地,并進行絕緣測試, 確保耐壓試驗合格.

(2) 將發(fā)電機專用PT中性點電纜變更敷設(shè)路徑, 增大安全距離, 按規(guī)程要求20KV帶電導(dǎo)體安全距離必須大于0.18m[4].

(3) 對發(fā)電機出線相關(guān)電氣一次、二次及熱工電纜進行檢查, 在橋架拐角處加裝絕緣墊防護.

(4) 機組恢復(fù)備用后, 重點檢查定子冷卻水箱部位、中性點的氫濃度、發(fā)電機11槽溫度有無變化.

(5) 加強電氣設(shè)備的巡檢、點檢等日常定期工作的開展, 利用熱成像儀定期對相關(guān)電氣設(shè)備進行檢查,每次停機對發(fā)電機出口PT柜內(nèi)設(shè)備進行檢查維護, 及時消除隱患.

6 結(jié)束語

本次的發(fā)電機出口PT接地故障是由于在施工期間監(jiān)督管理不到位, 沒有及時發(fā)現(xiàn)因施工質(zhì)量造成的安全隱患, 沒有認真檢查該電纜與避雷器母排之間的安全距離和防護措施, 致使中性點電纜與避雷器母排之間擊穿放電, 導(dǎo)致機組跳閘. 另外, 在之前的機組停機檢修期間, 沒有打開PT柜后蓋進行檢查, 設(shè)備維護管理也不到位. 通過本次故障的分析與處理, 及時填補了施工環(huán)節(jié)和設(shè)備管理環(huán)節(jié)的漏洞, 提升了企業(yè)的設(shè)備維護管理水平.

[1] 肖華賓. 600MW發(fā)電機出口PT故障技術(shù)分析及解決方案[J]. 神華科技, 2009,7(4): 50～52

[2] 范錫普. 發(fā)電廠電氣部分 [M]. 第2版. 北京: 中國電力出版社, 2002

[3] 吳利平, 曾萬德, 徐德榮, 等. 某廠發(fā)電機定子接地保護動作跳機情況分析[J]. 江西電力, 2011, 35(4): 56～58

[4] DL/T5352-2006. 高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 中國電力出版社, 2007

Analyzing and Handling the PT Grounding Fault in the Generator Outlet

DAI Shou-chao
(Department of Electrical Engineering, Minxi Vocational &Technical College, Longyan 364021, China)

This paper introduces the main protection configuration of the main wiring and the generator-transformer unit in heat-engine plants. To the faults in the processing of a set, the paper analyzes the report of the protection configuration of the generator-transformer unit and the features of fault recorder, and then checks out that the fault comes from the PT ground in the generator outlet, finally finds out the reasons and puts forward relevant countermeasures.

generator; PT ground; fault handling

TM621.3

A

1672-5298(2014)04-0063-05

2014-09-13

戴壽超(1958? ), 男, 福建永定人, 閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師. 主要研究方向: 發(fā)電機與變壓器技術(shù)