張河灣電站1號勵磁變過流保護(hù)動作原因分析與處理

金清山，祁亞靜，任 剛，吳 妍，于 瀟

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電站1號勵磁變過流保護(hù)動作原因分析與處理

金清山，祁亞靜，任 剛，吳 妍，于 瀟

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

介紹了由于1號勵磁變低壓側(cè)母線短路,導(dǎo)致張河灣電廠1號勵磁變過流保護(hù)動作，5002開關(guān)跳閘事故。通過對勵磁變低壓側(cè)電纜的整治，解決了其他機(jī)組可能勵磁變過流保護(hù)動作的隱患，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。本文分析故障原因，論述了處理方案及處理措施，以提高電站保護(hù)裝置動作可靠性。

抽水蓄能；勵磁變；跳閘；過流保護(hù)

0 前言

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設(shè)計安裝4臺250 MW單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1 000 MW，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)，主要承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)，并且在電網(wǎng)故障甚至瓦解時，可以充當(dāng)電網(wǎng)最佳的緊急事故備用和“黑啟動”電源。

張河灣電站1號勵磁變接于1號主變低壓側(cè)，1號勵磁變?yōu)槿喔墒阶儔浩鳌?號勵磁變共設(shè)置了差動保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、繞組溫度高保護(hù)。勵磁變過流保護(hù)用電流互感器取自勵磁變高壓側(cè)，保護(hù)定值共設(shè)置兩段，在1、2號機(jī)組發(fā)電運行時，1號勵磁變過流保護(hù)動作，導(dǎo)致1、2號機(jī)組電氣跳機(jī)，500 kV斷路器跳閘。

1 故障發(fā)生經(jīng)過

河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司（簡稱“張河灣抽水蓄能電站”）事故發(fā)生前，張廉線5002開關(guān)運行，5003開關(guān)熱備用，1號機(jī)組發(fā)電運行出力250MW，2號機(jī)組發(fā)電運行出力150 MW，3、4號機(jī)組檢修，1、2號主變運行，3、4號主變檢修；廠用電10 kV I段由1001供電，I段帶II段運行，III段由1002開關(guān)供電獨立運行。

2016年04月15日09:24，1號勵磁變過流保護(hù)動作，5002開關(guān)跳開，1、2號機(jī)組電氣跳機(jī)。事故過程中保護(hù)正確動作，廠用電系統(tǒng)備自投正常動作。

因1號、2號主變共用一臺500 kVⅠ母5002開關(guān)，導(dǎo)致2號主變、2號機(jī)組陪?！，F(xiàn)場人員到達(dá)10kV室檢查廠用電，備自投正確動作，廠用電系統(tǒng)運行正常，廠用電由1005開關(guān)供電，10 kV II母帶III母運行。

2016年04月15日09:39運維負(fù)責(zé)人匯報省調(diào)、網(wǎng)調(diào)，初步判斷引起跳閘原因為：“1號機(jī)勵磁變過流保護(hù)動作”，調(diào)度要求按現(xiàn)場規(guī)程處理，注意安全。事件發(fā)生時，現(xiàn)場3、4號機(jī)組正在開展檢修工作。事件發(fā)生后，現(xiàn)場檢修人員全部撤離到安裝間集合，事故未對人員安全產(chǎn)生影響。

2 事故情況檢查

2.1 一次設(shè)備檢查情況

現(xiàn)場初步檢查，1號機(jī)組勵磁變低壓側(cè)勵磁密集型母線出現(xiàn)短路（故障點在1號母線洞進(jìn)人門右上方），故障點的母線槽已燒損，如圖1，在電站主接線圖上的故障位置如圖2。

2.2 保護(hù)動作情況

經(jīng)現(xiàn)場檢查，1號勵磁變過流保護(hù)動作，跳開500 kVⅠ母5002開關(guān)，同時跳開1號、2號機(jī)組，經(jīng)過保護(hù)人員讀取故障錄波后分析，故障初期，1號機(jī)組勵磁交流母線電源C相電流異常增大，導(dǎo)致?lián)p壞絕緣，最終使勵磁母線三相短路（圖3）。1號勵磁變過流保護(hù)動作時勵磁變高壓側(cè)三相電流（一次值）分別為：1.01 kA，1.09 kA，1.05 kA，1號勵磁變過流保護(hù)設(shè)定值為190A，延時1s出口動作，保護(hù)正確動作。

圖1

圖2

圖3 錄波圖

3 原因分析

（1）直接原因：1號機(jī)組勵磁密集型母線連接裝置C相首先過流發(fā)熱，引起三相短路，1號機(jī)勵磁變過流保護(hù)動作，5002開關(guān)跳閘，2號機(jī)組陪停。

（2）根本原因：勵磁密集型母線分段連接時采用螺栓連接，防松動措施不完善，經(jīng)長時間運行，在周圍環(huán)境如振動、電磁力等因素的影響下使連接螺栓松動、母線排接頭壓緊力不足，導(dǎo)致母線排接頭過流短路燒毀。

4 事故處理

（1）保護(hù)動作后，電站對此次過流的一次設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)檢查，此次過流設(shè)備包括勵磁變、勵磁母線、勵磁交流進(jìn)線柜，其中，勵磁變、勵磁母線外觀檢查無異常。勵磁交流進(jìn)線柜處勵磁母線槽三相分接頭處有放電痕跡，表面絕緣層有破損現(xiàn)象，判斷此處為故障點。

一次過流設(shè)備試驗情況：

1）勵磁變

絕緣電阻測試見表1。

表1 單位：GΩ

結(jié)論：勵磁變絕緣情況良好。

直阻測試見表2

表2 單位：mΩ

結(jié)論：勵磁變直阻良好。

對勵磁變進(jìn)行交流耐壓試驗，試驗電壓為38kV，加壓1 min，試驗結(jié)果：A/B/C三相合格。

表3 單位：GΩ

結(jié)論：勵磁母線絕緣良好。

3）勵磁盤柜交流母排

經(jīng)檢測，交流母排絕緣電阻為5.2 MΩ，絕緣良好。

勵磁系統(tǒng)小電流試驗見表4。

表4 單位：V

勵磁系統(tǒng)小電流試驗數(shù)據(jù)（跳閘前）見表5。

表5 單位：V

與跳閘前小電流試驗數(shù)據(jù)相比，基本一致，由此判斷勵磁系統(tǒng)功能正常。

4）勵磁交流開關(guān)（ECB）

絕緣試驗（試驗電壓1 000 V）見表6。

yi=β0+β1ix1+β2ix2+β3ix3+α1iz1+α2iz2+α3iz3+α4iz4+α5iz5+α6iz6+α7iz7+εi

表6 單位：TΩ

結(jié)論：絕緣良好。

導(dǎo)電回路電阻測試見表7。

表7 單位：mΩ

結(jié)論：導(dǎo)電回路電阻合格。

通過以上試驗，可以得出，一次過流設(shè)備各項試驗數(shù)據(jù)滿足規(guī)程要求，具備投運條件。

（2）在勵磁密集型母線生產(chǎn)廠家的指導(dǎo)下，更換勵磁母線槽分接頭處母排，對勵磁母線槽三相分接頭處各相重新纏繞絕緣云母帶，并測試絕緣，絕緣良好。同時擴(kuò)大交流進(jìn)線柜底部進(jìn)線開孔，確保勵磁母線槽與隔板間安全距離。

更換新母線連接單元前后對比見圖4。

圖4

將1號機(jī)組勵磁密集型母線故障點拆除后，在斷口處向兩側(cè)做搖絕緣試驗，數(shù)據(jù)合格（表8）。更換新母線排，對勵磁母線整體做搖絕緣試驗，數(shù)據(jù)合格（表9）。

表8 分段絕緣 單位：GΩ

表9 整體絕緣 單位：GΩ

（3）對1號、2號機(jī)組發(fā)電機(jī)進(jìn)行隔離，對擋風(fēng)板、阻尼繞組、勵磁引線、磁極引線等部位的螺絲和鎖片以及轉(zhuǎn)動部件焊縫做詳細(xì)檢查，無異常；對機(jī)組水車室機(jī)械部件、油壓管路進(jìn)行檢查、緊固，無異常。

（4）1號機(jī)勵磁變過流保護(hù)動作，不影響2號主變恢復(fù)運行，但2號機(jī)組甩負(fù)荷150 MW，機(jī)組過速至130.3%額定轉(zhuǎn)速，故需對發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)等轉(zhuǎn)動部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保轉(zhuǎn)動部件等未松動。

（5）系統(tǒng)恢復(fù)

2016年04月16日02∶45，運維負(fù)責(zé)人向網(wǎng)調(diào)申請“1號勵磁變低壓側(cè)母線故障導(dǎo)致勵磁變過流保護(hù)動作消缺”工作票結(jié)票，1號勵磁變過流保護(hù)動作缺陷處理完成。

5 整改措施

（1）按照廠家要求立即將4臺機(jī)組勵磁密集型母線的各分段進(jìn)行外觀檢查，并對連接螺栓進(jìn)行檢查，目前已完成，各螺栓未松動；

（2）將機(jī)組勵磁密集型母線的連接螺栓按照廠家提供的維保要求每半年檢查一次，列為定期工作，結(jié)合機(jī)組日常檢修進(jìn)行；

（3）將機(jī)組勵磁密集型母線的絕緣試驗列為定期工作，結(jié)合機(jī)組日常檢修進(jìn)行，周期為一年一次。

（4）將機(jī)組勵磁密集型母線的紅外測溫工作列入月度定期工作，對連接盒進(jìn)行監(jiān)測。

6 結(jié)論

1號勵磁變過流保護(hù)動作，導(dǎo)致兩臺機(jī)組電氣跳機(jī)及500 kV斷路器跳閘，對我廠電氣設(shè)備造成了損傷的同時，也對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來一定程度的負(fù)面影響。張河灣電廠將結(jié)合本次事故，嚴(yán)格落實整改措施，保障機(jī)組正常運行。

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TV743

B

1672-5387（2016）12-0041-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.015

2016-10-20

金清山（1990-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運行維護(hù)工作。