某水電站定子一點(diǎn)接地故障的處理與分析

廖 濤

(華電雅安發(fā)電有限公司，四川 成都 610041)

某水電站定子一點(diǎn)接地故障的處理與分析

廖 濤

(華電雅安發(fā)電有限公司，四川 成都 610041)

某水電站位于雅安市雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)青衣江干流，為閘壩式低水頭河床式電站。電站10.5kV系統(tǒng)中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生“單相接地”故障時(shí)，10.5kV系統(tǒng)中所有運(yùn)行中的3UO保護(hù)裝置都會(huì)動(dòng)作，除機(jī)組的3UO保護(hù)裝置能自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組事故停機(jī)外，其余的3UO保護(hù)裝置只發(fā)告警信號(hào)，因此3UO保護(hù)裝置不能自動(dòng)切除發(fā)生“單相接地”的故障點(diǎn)；如果運(yùn)檢維護(hù)人員對(duì)此類故障處理不及時(shí)， 10.5kV系統(tǒng)中(健全相)絕緣薄弱的電氣設(shè)備將被燒毀。

水電站；事故停機(jī)；原因；處理

1 故障概況

2015年08月25日23時(shí)，某電站機(jī)組按調(diào)度曲線運(yùn)行上網(wǎng)50MW，其中二號(hào)發(fā)電機(jī)有功功率16.87MW,無(wú)功功率7.49MVar，勵(lì)磁電流660.29A，勵(lì)磁電壓135.93V，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流1 035.56A，機(jī)端電壓10.37kV，三號(hào)發(fā)電機(jī)有功功率16.59MW,無(wú)功功率4.64MVar，勵(lì)磁電流587.14A，勵(lì)磁電壓118.87V,發(fā)電機(jī)機(jī)端電流960.33A，機(jī)端電壓10.37kV。

23:48:34中控室上位機(jī)報(bào)“公用2號(hào)主變低壓側(cè)保護(hù)裝置告警動(dòng)作”；

23:48:49上位機(jī)報(bào)“2號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)定子接地故障動(dòng)作”、“3號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)定子接地故障動(dòng)作”；

23:49:07報(bào)“2號(hào)機(jī)組85%額定電壓復(fù)歸”、“2號(hào)機(jī)組有、無(wú)功可調(diào)復(fù)歸”、“2號(hào)機(jī)組不定態(tài)動(dòng)作”；

23:49:11報(bào)“3號(hào)機(jī)組85%額定電壓復(fù)歸”、“3號(hào)機(jī)組有、無(wú)功可調(diào)復(fù)歸”、“3號(hào)機(jī)組不定態(tài)動(dòng)作”。

同時(shí)，上位機(jī)畫面中2號(hào)機(jī)組各參數(shù)呈灰色，上位機(jī)、下位機(jī)均無(wú)法監(jiān)視2號(hào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。

2 故障處理及原因

2.1 檢查處理情況

該站10.5kV系統(tǒng)包括運(yùn)用中的發(fā)電機(jī)組、10.5kV母線Ⅰ段及10.5kV母線Ⅱ段等，其中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的，是典型的小電流接地系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)院繼電保護(hù)原理圖知道，當(dāng)前10.5kV系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組機(jī)端的3UO(定子一點(diǎn)接地保護(hù))動(dòng)作，先發(fā)告警信號(hào)，再延時(shí)作用于事故停機(jī)，而10.5kV母線段的3UO只動(dòng)作于發(fā)告警信號(hào)。

故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)檢查如下：

(1)機(jī)組外部檢查情況：定子接地報(bào)警時(shí)，二號(hào)、三號(hào)機(jī)組外部管路、各電氣部位及10kVⅡ段母線無(wú)明顯故障點(diǎn)。

(2)機(jī)組報(bào)警裝置檢查情況：二號(hào)機(jī)組、三號(hào)機(jī)組保護(hù)控制柜“報(bào)警”信號(hào)動(dòng)作無(wú)法復(fù)歸；三號(hào)機(jī)組在停機(jī)后保護(hù)裝置信號(hào)仍不能復(fù)歸,二號(hào)機(jī)組報(bào)警信號(hào)復(fù)歸后恢復(fù)正常。

(3)機(jī)組內(nèi)部檢查情況：二號(hào)機(jī)組各部正常；三號(hào)機(jī)組豎井內(nèi)主軸密封水排水管未直接排入滲水豎井，豎井周邊金屬結(jié)構(gòu)槽積水較多，定子線圈底部有水流滲入且有明顯積水，部分線圈浸泡在水中(深度約15～20cm)。

(4)二號(hào)機(jī)組通訊裝置檢查情況：機(jī)組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運(yùn)行停止，顯示“STOP”。

二號(hào)機(jī)組處理過(guò)程：運(yùn)行總值長(zhǎng)向當(dāng)班值長(zhǎng)下令“二號(hào)機(jī)組狀態(tài)無(wú)法監(jiān)視，對(duì)PLC裝置及SJ30通訊裝置進(jìn)行了檢查，疑是PLC裝置故障，為避免機(jī)組失控，立即將2F進(jìn)行停機(jī)”。運(yùn)行人員手動(dòng)執(zhí)行二號(hào)機(jī)組“停機(jī)令”，停機(jī)正常。經(jīng)處理后，二號(hào)機(jī)組PLC2連接成功，上、下位機(jī)均能正常監(jiān)視二號(hào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行“2F零起升壓”試驗(yàn)，維護(hù)人員對(duì)2F定子引出線進(jìn)行了絕緣測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果絕緣合格(吸收比R60″/R15″≥1.6，見表1)，隨后成功執(zhí)行2F“發(fā)電”令。

三號(hào)機(jī)組處理過(guò)程：運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)三號(hào)機(jī)組各部位、定子引出線豎井及10kVⅡ段母線進(jìn)行詳細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯接地點(diǎn)和故障部位。在三號(hào)機(jī)組出口開關(guān)下端對(duì)3F定子引出線(帶電纜)進(jìn)行了絕緣測(cè)試，多次試驗(yàn)結(jié)果均顯示絕緣不合格(吸收比R60″/R15″<1.3，見表1)，進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)機(jī)組定子線圈部分已浸泡在水中(深度約15～20cm，見圖1)。在布置好機(jī)組搶修安全措施后，檢修人員將10kV三號(hào)廠變3CB高壓側(cè)電纜改接至3F勵(lì)磁變3LB高壓側(cè)，開始對(duì)3F機(jī)組進(jìn)行短路干燥，10小時(shí)后，經(jīng)測(cè)試，三號(hào)機(jī)組定子引出線(不帶電纜)絕緣測(cè)試結(jié)果顯示絕緣合格(吸收比R60″/R15″>1.6 見表1)，恢復(fù)安全措施后，在上位機(jī)發(fā)3F“空轉(zhuǎn)”令，成功執(zhí)行；隨后進(jìn)行零起升壓操作，監(jiān)視各參數(shù)均正常，上位機(jī)發(fā)3F“發(fā)電”令，機(jī)組成功恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行。

表1 定子引出線絕緣測(cè)試數(shù)據(jù)

圖1 3F機(jī)組定子線圈檢查圖

2.2 故障原因

(1)機(jī)組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運(yùn)行停止是上、下位機(jī)都無(wú)法監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的直接原因。

(2) 二號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)定子接地故障動(dòng)作原因是二號(hào)機(jī)組、三號(hào)機(jī)組為擴(kuò)大單元接線并聯(lián)在10kVⅡ段母線上，三號(hào)機(jī)組在定子接地出現(xiàn)故障時(shí)，二號(hào)機(jī)組保護(hù)裝置及10kV母線裝置均會(huì)同時(shí)發(fā)出“報(bào)警”信號(hào)。

(3)三號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)保護(hù)定子接地故障動(dòng)作主要原因：

①三號(hào)機(jī)組在檢修后，主軸密封磨損較嚴(yán)重，導(dǎo)致漏水量增大。

②機(jī)組主軸密封用水一般采用副廠房屋頂水箱供水，由于副廠房屋頂水箱破裂損壞，機(jī)組主軸密封供水采用的河道內(nèi)直接取水，由于正直汛期，河道內(nèi)泥沙、渣滓含量重，造成機(jī)組主軸密封排水管路堵塞，主軸密封漏水無(wú)法從排水管及時(shí)排走，漏水在機(jī)組管型座豎井內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)筋板內(nèi)積水，積水通過(guò)高壓頂起管路孔洞進(jìn)入機(jī)組內(nèi)，引起定子進(jìn)水，定子絕緣降低造成接地故障。

3 事故防范措施

定子繞組單相接地是發(fā)電機(jī)最常見的故障之一，它的危害主要表現(xiàn)在接地電弧將進(jìn)一步擴(kuò)大繞組絕緣損壞范圍，鐵芯也可能被燒傷。若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，還可能發(fā)展成嚴(yán)重的匝間短路或相間短路。

(1)機(jī)組在檢修后短期內(nèi)出現(xiàn)設(shè)備故障，針對(duì)此次事件，應(yīng)認(rèn)真吸取本次事件教訓(xùn)，舉一反三，落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)制度要求，認(rèn)真梳理管理流程，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管控，特別是加強(qiáng)委外工作現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理及質(zhì)量管理。

(2)針對(duì)電站設(shè)備基礎(chǔ)狀況差，應(yīng)認(rèn)真踏實(shí)開展好設(shè)備缺陷管理及設(shè)備隱患排查治理工作，特別是設(shè)備缺陷的閉環(huán)管理，確保早發(fā)現(xiàn)早整改。

(3)為做好機(jī)組狀態(tài)在線觀察，可在管型座豎井內(nèi)安裝高清攝像頭工業(yè)電視系統(tǒng)，便于運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)行情況。

(4)高度重視運(yùn)行巡視制度落實(shí)到位的重要性，做好現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理工作，明確機(jī)組在開機(jī)至“空轉(zhuǎn)”和運(yùn)行至“停機(jī)”狀態(tài)下，現(xiàn)場(chǎng)值班人員必須到機(jī)組管型座豎井內(nèi)對(duì)各部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

(5)加強(qiáng)業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，從最基礎(chǔ)的項(xiàng)目入手，積極參與學(xué)習(xí)培訓(xùn)，努力提高生產(chǎn)人員的專業(yè)素質(zhì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

某水電站位于雅安市雨城區(qū)草壩鎮(zhèn)青衣江干流，為閘壩式低水頭河床式電站。電站10.5kV系統(tǒng)中性點(diǎn)是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生“單相接地”故障時(shí)，10.5kV系統(tǒng)中所有運(yùn)行中的3UO保護(hù)裝置都會(huì)動(dòng)作，除機(jī)組的3UO保護(hù)裝置能自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組事故停機(jī)外，其余的3UO保護(hù)裝置只發(fā)告警信號(hào)，因此3UO保護(hù)裝置不能自動(dòng)切除發(fā)生“單相接地”的故障點(diǎn)；如果運(yùn)檢維護(hù)人員對(duì)此類故障處理不及時(shí)，就會(huì)將10.5kV系統(tǒng)中(健全相)絕緣薄弱的電氣設(shè)備燒毀。

[1] 稅正中，施懷謹(jǐn). 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M] . 重慶大學(xué)出版社，2004：241-242.

[2] 翁昭樺. 繼電保護(hù)(1)[M]. 中國(guó)電力出版社，1999：206-207.

[3] 四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司. 水津關(guān)電站運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(微機(jī)保護(hù)運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))[S].四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司，2015.

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2017-02-10

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1001-2184(2017)01-0146-02

廖 濤(1984-)，男，四川都江堰人，畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師，主要從事電廠生產(chǎn)技術(shù)及運(yùn)行管理方面工作.