某電廠#1、#2機(jī)停機(jī)全廠停機(jī)事件分析及防范措施

瞿海濤

（大唐鄧州生物質(zhì)能熱電有限責(zé)任公司，河南鄧州474150）

某電廠#1、#2機(jī)停機(jī)全廠停機(jī)事件分析及防范措施

瞿海濤

（大唐鄧州生物質(zhì)能熱電有限責(zé)任公司，河南鄧州474150）

本文介紹了某電廠QF1-15-2Z型發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，由于系統(tǒng)沖擊造成全廠失電，保安電源正常啟動，保安段電源保證發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及二次保護(hù)系統(tǒng)、故障照明正常運(yùn)行。避免電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子燒瓦或大軸彎曲的事件發(fā)生。檢查供電系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)35KV電纜擊穿分析出產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的缺陷處理方法及應(yīng)采取的預(yù)防措施。

發(fā)電機(jī)；變壓器；電纜；擊穿

某電廠新安裝的兩臺QF1-15-2Z型發(fā)電機(jī)于2011年9月投入商業(yè)運(yùn)行，此型號發(fā)電機(jī)是四川東風(fēng)電機(jī)廠為新能源電廠設(shè)計(jì)的新型發(fā)電機(jī)。額定容量15MW，額定電壓:6300V，額定電流:1718A，額定功率因數(shù):0.8(滯后)，自投運(yùn)以來，系統(tǒng)沖擊使全廠1號、2號機(jī)組跳閘解列，全廠失去廠用電源。投入事故照明和直流系統(tǒng)、保安電源能確保機(jī)組安全停運(yùn)。由于我廠供電35KV系統(tǒng)處在電網(wǎng)末端，變電站運(yùn)行穩(wěn)定性較差。頻繁發(fā)生單相接地相間短路及全廠停電事故。特別是，對電氣一次設(shè)備損壞進(jìn)行原因分析及采取相應(yīng)措施。

1 事件發(fā)生前的運(yùn)行方式

2015年09月07日01時(shí)，1號機(jī)負(fù)荷11.1MW，2號機(jī)負(fù)荷16.2MW，35kV母線分段運(yùn)行，6kV母線分段運(yùn)行、快切保護(hù)裝置投入運(yùn)行正常，380V系統(tǒng)為正常運(yùn)行方式；軸封汽源為#1機(jī)三抽供，西側(cè)皮帶向1號爐上料，東側(cè)皮帶向2號爐上料。1、2號機(jī)組運(yùn)行正常。

2 事件經(jīng)過

2015年09月07日01時(shí)00分46秒，集控室聽到明顯的沖擊聲（發(fā)電機(jī)振動），35kVⅠ生黃電壓37.3kV降至0, 1號機(jī)負(fù)荷由11.1MW降至0,1號機(jī)組跳閘；35kVⅡ生黃電壓37.5kV降至35.9KV，2號機(jī)運(yùn)行正常，無設(shè)備跳閘。檢查確認(rèn)1號發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、滅磁開關(guān)均已斷開。6KV快切裝置動作，廠用電系統(tǒng)已由正常運(yùn)行方式切換為#2主變帶。

2015年09月07日01時(shí)00分50秒，檢查發(fā)現(xiàn)Ⅰ生黃1線路保護(hù)裝置報(bào)“Ⅰ生黃線差動保護(hù)動作”、發(fā)變組保護(hù)屏報(bào)“1號發(fā)電機(jī)零功率保護(hù)動作”。查1號汽輪機(jī)最高轉(zhuǎn)速3093rpm。

2015年09月07日01時(shí)00分，將軸封汽源由#1機(jī)三抽切換為2號機(jī)三抽供。

2015年09月07日01時(shí)10分，停運(yùn)1號爐一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)，1號爐悶爐處理，將汽包上水至+300mm。

2015年09月07日01時(shí)35分，#1機(jī)轉(zhuǎn)速到零，惰走時(shí)間35分鐘，投入#1機(jī)盤車，運(yùn)行正常。

2015年09月07日02時(shí)20分，檢查Ⅰ生黃1開關(guān)線路側(cè)B相絕緣已擊穿，匯報(bào)地調(diào)楊松潮，申請地調(diào)合上生350開關(guān)獲批準(zhǔn)。

2015年09月07日02時(shí)22分，將Ⅰ生黃1開關(guān)解除備用。斷開生351開關(guān)，合上生350開關(guān)，檢查35KV1段母線電壓正常，合上生351開關(guān)，檢查#1主變充電正常。將廠用電由#2主變帶切換為正常運(yùn)行方式。

2015年09月07日02時(shí)25分，我廠1號發(fā)電機(jī)經(jīng)Ⅱ生黃線并入系統(tǒng)獲地調(diào)批準(zhǔn)，1號爐開始恢復(fù)啟動。

2015年09月07日04時(shí)13分，1號機(jī)組主汽溫490℃，汽壓6.5Mpa，真空-84 kPa,具備沖轉(zhuǎn)條件，1號機(jī)掛閘沖轉(zhuǎn)。

2015年09月07日04時(shí)23分，1號機(jī)定速3000r/min，將高壓啟動油泵切換為主油泵運(yùn)行正常。

2015年09月07日04時(shí)35分1號機(jī)準(zhǔn)備并網(wǎng)操作，# 1發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)遠(yuǎn)方合不上，就地合閘一次正常，聯(lián)系設(shè)備部主任、電氣二次班進(jìn)行處理。

2015年09月07日07時(shí)35分 設(shè)備部電氣二次班人員交代，就地合上1號發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)，遠(yuǎn)方跳閘正常，可以與系統(tǒng)并列。

2015年09月07日07時(shí)37分 #1發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。

3 檢查情況

3.1 故障錄波裝置數(shù)據(jù)分析

3.1.1 1 號發(fā)電機(jī)故障錄波記錄情況：

1號故障錄波裝置自2015年9月07日,0時(shí)18分24秒開始錄波,持續(xù)至0時(shí)34分44秒，因?yàn)槠陂g持續(xù)錄波，導(dǎo)致裝置死機(jī)，后續(xù)波形未能錄上。

自電網(wǎng)波動開始至裝置死機(jī)期間，故障錄播記錄情況如表1。

表1 1號故障錄波裝置記錄表

表2 2號故障錄波裝置記錄表

00:18:24 802ms電網(wǎng)電壓開始波動，主變高壓側(cè)A、C兩相電壓升高，B相電壓降低,00:21:17 161msB相電壓升至最高，之后電壓頻繁波動。00:27:05 501ms之后波形趨于平穩(wěn),B相電壓接近為0V,A、C相電壓升至線電壓。

其間A相電壓最高108.67V（38.03KV）,B相最高電壓為96.06V(33.62KV),C相最高109.71V（38.39KV）；零序電壓最高為115.28V(40.34KV)，最低為18.48V(6.46KV)。

3.2 2號發(fā)電機(jī)故障錄波記錄況：

3.2.1 2 號故障錄波裝置自9月07日,0時(shí)18分24秒開始錄波，如表2。

至I生黃1開關(guān)跳閘前，錄波情況和1號故障錄波裝置相似，開始時(shí)主變高壓側(cè)A、C相電壓升高，B相電壓降低。00:21:17 153msB相電壓升至最高，之后頻繁波動。00:27:05 753ms之后波形趨于平穩(wěn),B相電壓接近為0V, A、C相電壓升至線電壓。

其間A相最高106.19V（37.16KV）,B相最高電壓為98.01V(34.3KV),C相最高107.78V（37.72KV）；零序電壓最高為110.91V V(38.81KV)，最低為19.60V(6.86KV)。

01:00:39s:512ms I生黃1線路跳閘。

跳閘前01:00:39s:486ms，2號主變高壓側(cè)三相電壓，Ua=105.91V（37.07KV），Ub=1.46V（0.51KV），Uc=107.59V（37.66KV）IA=2.44A（244.31A），IB=11.15A（1115.3A），IC=8.98A（897.99A）

跳閘時(shí)，2號主變高壓側(cè)三相電壓，Ua=86.53V（30.29KV），Ub=12.31V（4.31KV），Uc=12.71V（4.45KV），IA=2.95A（295.03A），IB=9.83A（983.13A），IC=6.93A（692.76A）

跳閘后，01：00：39 593ms 2號主變高壓側(cè)三相電壓，Ua=82.68V（28.94KV），Ub=19.75V（6.91KV），Uc=98.57V（34.50KV），電流恢復(fù)正常。

3.2.2.I生黃1線路保護(hù)裝置動作情況：

動作時(shí)間：2015.09.07 01:00:39s:512ms

動作情況：差動保護(hù)動作，最大相差流27.043A，故障相別BC

3.2.3 1號發(fā)變組保護(hù)裝置動作情況：

動作時(shí)間：2015.09.07 01:00:40s: 750ms

保護(hù)名稱：發(fā)電機(jī)零功率

動作參數(shù)：有功P=84.0W Ug1= 113.4414V Ug2=2.6047V Ig1=0.5452A Ig2=0.0132A

頻率F=50.9804Hz

IA=0.5485A IB=0.5286A IC=0.5685

4 電氣一次設(shè)備檢查

1號機(jī)組跳機(jī)后對1號發(fā)電機(jī)、1號主變、6KV I段、35KV I、II段進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)I生黃1出線B相支持絕緣子弧光接地、C相出線母排有放電痕跡。9月7日辦理I生黃1出線工作票，檢查發(fā)現(xiàn)B相支持緣子絕緣損壞；C相電纜頭絕緣擊穿及C相出線母排有電弧燒灼痕跡；I生黃1開關(guān)后柜門中間處有電弧燒灼痕跡。

5 原因分析

5.1 直接原因

5.1.1 從0時(shí)18分開始，兩條線路三相電壓變換情況相同，同時(shí)報(bào)3U0越限，發(fā)變組報(bào)主變高壓側(cè)接地，直至I生黃1線路跳閘。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，2臺機(jī)組電壓、電流、線路側(cè)電流波形對稱無畸變，且無負(fù)序、零序分量產(chǎn)生。I生黃1線路跳閘后，2號主變高壓側(cè)電壓仍然不平衡，B相電壓低。

可得出電廠側(cè)無故障，是系統(tǒng)側(cè)電壓不平衡，電壓頻繁波動，最終導(dǎo)致B相對地絕緣降低，電壓降低。

5.1.2 從系統(tǒng)電壓波動到I生黃1線路跳閘，持續(xù)時(shí)間42分鐘，期間A相電壓最高108.67V（38.03KV）,B相最高電壓為96.06V(33.62KV),C相最高109.71V（38.39KV），到00:27:05 753msB相完全接地。三相電壓最高值均達(dá)到線電壓，最終導(dǎo)致I生黃1開關(guān)C相出線電纜絕緣薄弱點(diǎn)放電擊穿，放電灼傷C相出線母排、B相支持緣子及開關(guān)后柜門中間處。

5.1.3 從故障錄波記錄的主變高壓側(cè)電流可以看出，在I生黃1線路保護(hù)動作前，B相也接地，出現(xiàn)B、C兩相短路接地，經(jīng)電氣一次打開開關(guān)柜現(xiàn)場檢查得出I生黃1開關(guān)出線B相、C相在開關(guān)后柜門中間處短路接地，線路光纖差動保護(hù)動作，跳開I生黃1開關(guān)。

5.1.4 在線路差動保護(hù)動作后，I生黃1開關(guān)跳開，發(fā)電機(jī)零功率保護(hù)條件滿足，保護(hù)動作跳機(jī)。

5.2 間接原因

工程施工期間，I生黃線35KV電纜頭制作工藝不規(guī)范C相電纜制作中主絕緣層存在電工刀劃傷痕跡詳見照片，監(jiān)督不到位。C相電纜頭擊穿圖如下：

6 暴露問題

6.1 35KV系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

6.1.1 鄧州市黃莊變電網(wǎng)系統(tǒng)脆弱，頻繁發(fā)生系統(tǒng)故障及系統(tǒng)沖擊。#1、#2機(jī)組送出線路接入黃莊變電站，而黃莊變電站處于南陽電網(wǎng)末端，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，對我廠#1、#2發(fā)電機(jī)、變壓器經(jīng)常性的造成沖擊，自投產(chǎn)以來經(jīng)常受到系統(tǒng)沖擊，最多在十個(gè)小時(shí)內(nèi)受到?jīng)_擊4次。沖擊中，三相電流、電壓不平衡的突變嚴(yán)重威脅到機(jī)組安全。

6.2 設(shè)備存在隱患

6.2.1 2014年7月22日II生黃線路故障和2015年9月7日I生黃線路故障。說明35KV出線電纜頭抗拒系統(tǒng)過電壓能力薄弱，無法抵御35KV系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)的電壓波動和過電壓。

6.2.2 35KV出線開關(guān)選型存在不適宜問題，原35KV出線開關(guān)為真空開關(guān)，無法保護(hù)開關(guān)出線電纜接頭，致使系統(tǒng)出現(xiàn)電壓波動和過電壓在電纜接線頭處出現(xiàn)兩次放電現(xiàn)象。

6.2.3 故障錄播裝置采用的是浪拜迪LBD-MGR-8000型的裝置，自投產(chǎn)以來運(yùn)行正常，在規(guī)程要求內(nèi)進(jìn)行校驗(yàn)合格。此次出現(xiàn)死機(jī)情況，暴露了設(shè)備存在隱患或者定值設(shè)置不合理問題。

暴露運(yùn)行設(shè)備異常情況下不能正確應(yīng)對判斷。特別是：在雷雨天氣情況下是否制定一些措施如系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)我們能否及時(shí)聯(lián)系地調(diào)采取措施確保機(jī)組設(shè)備安全。

7 解決方案及防范措施

7.1 I生黃線路電纜檢修完，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)合格后方可投入運(yùn)行。

7.2 將現(xiàn)35KV出線開關(guān)由真空開關(guān)升級為SF6GIS開關(guān)。這樣可以減少由于供電系統(tǒng)故障造成高壓電器設(shè)備損壞。將電網(wǎng)系統(tǒng)故障防御到供電網(wǎng)內(nèi)，通過SF6GIS開關(guān)改造可以將電纜頭引入開關(guān)內(nèi)部提高電纜頭絕緣等級。

7.3 聯(lián)系故障錄波裝置廠家，詢問此次裝置死機(jī)情況，解決設(shè)備存在問題，消除隱患，杜絕類似事情發(fā)生。

7.4 加強(qiáng)日常設(shè)備巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷避免設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生故障。根據(jù)鄧州市當(dāng)日天氣情況，如雷雨天氣、炎熱夏天及系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)適當(dāng)降低負(fù)荷運(yùn)行。

7.5 加強(qiáng)運(yùn)行人員在出現(xiàn)異常時(shí)的處理，在出現(xiàn)異常、接地情況時(shí)，及時(shí)采取措施，降低負(fù)荷或停運(yùn)設(shè)備，降低系統(tǒng)方面不穩(wěn)定導(dǎo)致我廠機(jī)組設(shè)備的損害。

7.6 增加系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，聯(lián)系地調(diào)，建議35KV母聯(lián)開關(guān)（生350）合閘運(yùn)行，在采用非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式時(shí)履行相關(guān)的審批手續(xù)。

7.7 嚴(yán)格按照集團(tuán)公司《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/CDT107 001-2005）要求，3-5年內(nèi)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

［1］涂光瑜.汽輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備［M］.北京：中國電力出版社.

［2］張建平.電氣設(shè)備檢修技術(shù)問答［M］.北京：中國電力出版社.

［3］范錫.發(fā)電機(jī)廠電氣部分［M］.北京：水利電力出版社.

［4］何仰贊.電力系統(tǒng)分析［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社.

［5］許正亞.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.北京：中國電力出版社.

The Analysis and Countermeasure of the Whole Plant Shutdown Event of#1 and#2 in A Power Plant

Qu Haitao
(Datang Dengzhou Biomass Energy Thermoeletricity Co.,Ltd.Dengzhou Henan 474150)

This paper introduces a QF1-15-2Z type generator in operation,due to the impact caused by the loss of power system security,power start,power generators,ensure the security section of steam turbine lubricating oil sys?tem,operating system and two protection system,the normal operation of lighting fault.To avoid the occurrence of mo?tor rotor,turbine rotor burning tile or large shaft bending.Check the power supply system to find out the causes of the breakdown of the 35KV cable and put forward the corresponding defect treatment methods and preventive measures should be taken.

generator;transformer;cable;breakdown

TM621

A

1003-5168（2016）12-0081-03

2016-11-28

瞿海濤（1966-），男，專科，研究方向：電氣專業(yè)技術(shù)管理。