同步變接地引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳機(jī)的分析和處理

薛 升，蘇曉斌，王 軍(中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036011)

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同步變接地引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳機(jī)的分析和處理

薛 升，蘇曉斌，王 軍
(中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036011)

〔摘 要〕介紹了某電廠2號(hào)機(jī)因勵(lì)磁系統(tǒng)的P320型同步變壓器高壓側(cè)單相接地故障，引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)的事故處理過程，分析了事故的原因，提出了相應(yīng)的防范措施，為避免同類事故的發(fā)生提供了借鑒。

〔關(guān)鍵詞〕勵(lì)磁系統(tǒng)；同步變壓器；原邊接地；轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地

0 引言

某電廠采用“上大壓小”的方式，建設(shè)了2×600 MW機(jī)組。該機(jī)組采用發(fā)變組單元制接線，經(jīng)主變升壓至500 kV后接入500 kV變電站。其發(fā)電機(jī)型號(hào)為50WT23E-138，為北重阿爾斯通(北京)電氣裝備有限公司組裝。發(fā)變組保護(hù)采用南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-985A型和國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的DGT801系列微機(jī)型保護(hù)裝置。勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁方式，采用北重阿爾斯通(北京)電氣裝備有限公司生產(chǎn)的微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。調(diào)節(jié)裝置由完全獨(dú)立的雙通道組成，每個(gè)通道都是一個(gè)主要由控制板和測(cè)量單元板構(gòu)成的獨(dú)立處理系統(tǒng)，其中1套運(yùn)行，1套跟蹤，構(gòu)成冗余配置；此外還配有1套手動(dòng)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器。2013年9月，由于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中的同步變壓器故障，導(dǎo)致2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作出口，機(jī)組與系統(tǒng)解列。

1 事故現(xiàn)象

2013-09-03，2號(hào)機(jī)組調(diào)試工作結(jié)束后順利并入系統(tǒng)，進(jìn)入168 h試運(yùn)階段，負(fù)荷600 MW。18：07集控事故報(bào)警，大屏顯示負(fù)荷為0，DCS電氣畫面顯示轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地，勵(lì)磁一階故障，滅磁開關(guān)掉閘，發(fā)變組500 kV開關(guān)串5032開關(guān)、5033開關(guān)掉閘。

就地檢查2號(hào)機(jī)發(fā)變組保護(hù)裝置，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)投運(yùn)的是南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為RCS-985A的發(fā)變組保護(hù)裝置，該裝置采用切換采樣原理(乒乓式)。發(fā)變組保護(hù)B柜顯示轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地出口跳閘燈亮，C柜總出口燈亮，初步判斷轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作。隨后從DCS調(diào)取跳機(jī)趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁一階故障后9 s發(fā)出了轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地跳閘信號(hào)，同時(shí)機(jī)組負(fù)荷從600 MW甩至0，發(fā)變組斷路器跳閘，滅磁開關(guān)跳閘。隨后對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)顯示機(jī)端電壓測(cè)量故障、調(diào)節(jié)器故障、同步電壓應(yīng)用故障、備用調(diào)節(jié)器故障、脈沖發(fā)生器故障、機(jī)組故障等信號(hào)；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁畫面有同步電壓應(yīng)用故障光字，同步熔絲熔斷信號(hào)不能復(fù)歸。

2 事故處理過程

根據(jù)就地保護(hù)裝置動(dòng)作情況，初步判斷是轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。隨后對(duì)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的定值進(jìn)行詳細(xì)核對(duì)，未發(fā)現(xiàn)任何異常；對(duì)滅磁開關(guān)下口到轉(zhuǎn)子母線采用2 500 V搖表測(cè)試絕緣正常。在排除了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地的可能后，技術(shù)人員對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器同步變T19，T29及相關(guān)回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)T19同步變(D/Y-11接線)進(jìn)線電源A相熔絲熔斷。對(duì)同步變進(jìn)行絕緣測(cè)試未見異常，隨后更換了同步變電源熔絲。綜合判斷，認(rèn)為轉(zhuǎn)子絕緣正常，勵(lì)磁系統(tǒng)正常，故障屬于轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)誤動(dòng)，可以并網(wǎng)運(yùn)行。

9月4日，2號(hào)機(jī)組零起升壓準(zhǔn)備并網(wǎng)，突然DCS電氣畫面又出現(xiàn)勵(lì)磁一階故障，滅磁開關(guān)跳閘。勵(lì)磁系統(tǒng)面板報(bào)警與上次一致，同步變T19熔絲熔斷信號(hào)不能復(fù)歸。隨后將同步變T19外部線拆開，測(cè)原、副邊繞組的相間電阻，并與另一組同步變T29的測(cè)試值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)T19原邊AB相間阻值為BC，CA相間阻值之和，而T29 的AB，BC，CA相間阻值均為0．866 kΩ。接著將T19原邊A，B，C三相接線柱上的6根繞組引線拆開，用搖表測(cè)試單個(gè)繞組引線對(duì)地絕緣，發(fā)現(xiàn)A-X繞組2根引線對(duì)地絕緣為0并已開路，其他2個(gè)繞組的4根引線對(duì)地絕緣正常。據(jù)此，判定2號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作出口跳機(jī)是由于T19原邊 A-X繞組接地故障造成的。

由于同步變無備件，且正好1號(hào)機(jī)組停機(jī)備用，為保證168 h試運(yùn)順利進(jìn)行，將1號(hào)機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的同步變拆來更換，并對(duì)2號(hào)機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。

(1) 采用6 kV外加電源給勵(lì)磁變供電，將轉(zhuǎn)子碳刷全部抽出，在勵(lì)磁直流輸出回路接入小電阻(6個(gè)1 000 W電爐)，分別對(duì)調(diào)節(jié)器的2個(gè)通道進(jìn)行線性度測(cè)試，確認(rèn)2個(gè)通道的線性度一致，示波器顯示1個(gè)周波6個(gè)波頭正常。用勵(lì)磁系統(tǒng)手勵(lì)方式零起升壓正常，脈沖電源正常，主、備用通道切換正常。

(2) 將勵(lì)磁變恢復(fù)為正常接線，并將發(fā)電機(jī)定速，隨后分別用2個(gè)通道進(jìn)行自動(dòng)空載起勵(lì)，觀察這2個(gè)通道的跟蹤情況，并進(jìn)行通道切換，切換時(shí)電壓沒有波動(dòng)。

通過上述試驗(yàn)，確認(rèn)勵(lì)磁系統(tǒng)故障消除，隨后進(jìn)行2號(hào)機(jī)組零起升壓，動(dòng)態(tài)檢查勵(lì)磁系統(tǒng)無異常，主、備用通道切換正常，并入電網(wǎng)。

3 事故原因分析

在晶閘管整流電路中，晶閘管需要一個(gè)觸發(fā)脈沖來控制其導(dǎo)通，而在什么時(shí)刻給可控硅發(fā)觸發(fā)脈沖是要有時(shí)間基準(zhǔn)的。這個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)通常是使觸發(fā)脈沖與晶閘管的陽極電壓同步，因此最直接的方法就是用陽極電壓來作為觸發(fā)脈沖。但是一般整流橋的陽極電壓都比較高，不能直接引入控制裝置，這就需要利用一個(gè)變壓器來降壓，同時(shí)起到一定的隔離作用，這個(gè)變壓器就是同步變壓器。

轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的范圍包括了可控硅下游的直流側(cè)，在可控硅導(dǎo)通的情況下還包括可控硅上游的交流側(cè)，即勵(lì)磁變低壓側(cè)和同步變高壓側(cè)。

同步變?yōu)镈/Y-11接線，變比為950/12．25。由于該工程是600 MW機(jī)組，大機(jī)組轉(zhuǎn)子回路對(duì)地電容很大，同步變A-X繞組接地點(diǎn)流過的接地電容電流經(jīng)一定延時(shí)燒斷了A-X繞組，熔斷了電源側(cè)A相熔絲。T19原邊接地的后果，一是在可控硅工作導(dǎo)通時(shí)，使保護(hù)裝置檢測(cè)到轉(zhuǎn)子接地從而動(dòng)作；二是同步電壓異常導(dǎo)致整流器失脈沖，調(diào)節(jié)器切換到備用通道工作，并發(fā)出相應(yīng)的故障信息。勵(lì)磁系統(tǒng)同步變接地故障如圖1所示。

綜合以上分析，確認(rèn)故障原因是同步變T19原邊接地，引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作。這可從勵(lì)磁裝置顯示的“同步電壓應(yīng)用故障、脈沖發(fā)生器故障、調(diào)節(jié)器故障”，以及“轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地”等事故報(bào)警信息得到驗(yàn)證。

圖1　勵(lì)磁系統(tǒng)同步變接地故障

4 暴露問題及改進(jìn)措施

(1) 同步變接地故障反映了對(duì)新設(shè)備的絕緣檢查等工作存在漏洞。對(duì)于基建項(xiàng)目，應(yīng)加強(qiáng)各設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)督，防止有缺陷的設(shè)備投入運(yùn)行。

(2) 由于技術(shù)人員對(duì)該勵(lì)磁系統(tǒng)不夠熟悉，且在第1次故障后對(duì)同步變這個(gè)關(guān)鍵元器件的檢查也不到位，進(jìn)而導(dǎo)致了誤啟機(jī)。因此，必須加大對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)力度，使其盡快掌握勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)每個(gè)元器件的作用。同時(shí)應(yīng)吸取此次事故的處理教訓(xùn)，以后在現(xiàn)場(chǎng)處理缺陷時(shí)，對(duì)設(shè)備元器件的檢查要到位，并且要提高故障處理能力，防止誤判，避免類似事故再次發(fā)生。

5 結(jié)束語

勵(lì)磁系統(tǒng)同步變壓器原邊接地故障，會(huì)引起乒乓式切換采樣原理的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)事故，要引起采用該型保護(hù)裝置和勵(lì)磁裝置電廠的高度重視。此次對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作的原因查找、分析方法和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)同類故障的處理有一定的借鑒意義。對(duì)于新投運(yùn)或運(yùn)行中的機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)同步變壓器及其供電回路，在檢修中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)檢查，防止接地故障引發(fā)跳機(jī)事故。

薛 升(1981-)，男，工程師，主要從事電氣自動(dòng)化及繼電保護(hù)、火力發(fā)電企業(yè)電氣風(fēng)險(xiǎn)控制工作，email：13834198986@163．com。

蘇曉斌(1987-)，男，助理工程師，主要從事電氣自動(dòng)化及繼電保護(hù)、火力發(fā)電企業(yè)電氣風(fēng)險(xiǎn)控制工作。

王 軍(1968-)，男，工程師，主要從事電氣自動(dòng)化及繼電保護(hù)、火力發(fā)電企業(yè)電氣風(fēng)險(xiǎn)控制工作。

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-10-22。