發(fā)電機PT故障停機事故分析及防范措施

路小游

江蘇徐塘發(fā)電有限責任公司 江蘇邳州 221300

發(fā)電機組為電廠的正常運作提供了必不可缺的動力，因此為了保障電廠配電網(wǎng)的正常運行發(fā)電機組需要長時間處于高強度的工作狀態(tài)下。否則就會阻礙電廠的生產(chǎn)效率甚至有可能會使電廠配電網(wǎng)無法正常工作，因此，發(fā)電機組的質(zhì)量和安全關(guān)乎著整個發(fā)電廠的正常運行。

1 事故概述

某發(fā)電企業(yè)7號機組投產(chǎn)于2005年，發(fā)電機機端三組TV柜配置PT（電壓互感器）均為沈陽電壓互感器廠生產(chǎn)，型號為JDZX4-20。TV1送至發(fā)變組保護A、B柜，TV2送至發(fā)變組保護A、B柜、自動勵磁調(diào)節(jié)器、故障錄波器，TV3送至自動勵磁調(diào)節(jié)器、DCS。發(fā)電機為三機無刷勵磁模型，勵磁調(diào)節(jié)器采用上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院組裝的ABBUnitrol-F系列自動勵磁柜。2017年某日7號機發(fā)變組過勵磁報警，檢查發(fā)變組系統(tǒng)畫面上7號發(fā)電機定子電壓快速上升至22kV，對7號機勵磁系統(tǒng)進行檢查，檢查7號機勵磁電流、電壓均增加，隨后機組跳閘報警發(fā)電機解列。檢查CRT報警畫面上發(fā)變組A、B保護柜動作，發(fā)電機過勵磁保護動作[1]。

2 發(fā)電機PT故障原因分析

2.1 PT故障分析

由于DCS畫面與勵磁調(diào)節(jié)器運行通道所取發(fā)電機端電壓均來自于TV3柜，即DCS畫面中電壓曲線即可反映勵磁調(diào)節(jié)器中采樣電壓變化。又故障發(fā)生時無功增加，此時機端電壓應(yīng)上升，但是畫面中AC相間電壓上升，同時AB、BC相間電壓下降，而取自TV2的故障錄波器三相電壓均平衡上升，B相PT一次熔斷器熔斷，可以判斷問題出在TV3的B相PT。由TV3柜B相PT對比試驗數(shù)據(jù)，可以判斷出TV3柜B相PT出現(xiàn)匝間短路。在后期電壓互感器的解體中驗證了此判斷。

2.2 PT熔斷器慢熔

由于故障發(fā)生到機組跳閘經(jīng)歷時間較長，超過30s，因此可以分析PT熔斷器不是立即熔斷而是發(fā)生緩慢熔斷。由于TV3柜B相PT出現(xiàn)匝間短路使得一次回路阻抗下降，一次回路中電流增大。由于PT一次阻抗下降阻值并不是很大，導致了PT不是直接熔斷而是由于電流增大而發(fā)熱出現(xiàn)了慢熔情況。PT慢熔使得PT的二次電壓緩慢下降，勵磁調(diào)節(jié)器采樣電壓降低。調(diào)節(jié)器誤認為發(fā)電機出口電壓降低，因此在不斷增磁，勵磁電流不斷增大。發(fā)變組機端一次電壓一直升高直至觸發(fā)發(fā)變組“反時限過勵磁”保護動作[2]。

2.3 勵磁PT斷線邏輯

自動勵磁調(diào)節(jié)器在PT斷線時會切換至備用通道運行，但是此次事故中勵磁調(diào)節(jié)器并未切換值得注意。查閱ABBUnitrol-F自動勵磁調(diào)節(jié)器PT斷線邏輯為只要滿足紅框內(nèi)dUdt＞5.0p.u./s的判據(jù)（三機無刷勵磁系統(tǒng)），勵磁系統(tǒng)報“MachinePTFAIL”，自動切換至備用通道運行。發(fā)電機PT一次熔斷器發(fā)生慢熔時，發(fā)電機電壓跌落速率達不到dUdt＞5.0p.u./s，因此也不會報出PT斷線。發(fā)電機PT一次熔斷器慢熔時，ABBUnitrol-F勵磁調(diào)節(jié)器不會報出PT斷線故障，從而無法進行通道切換（V/f限制器因頻率不變、所采電壓下降，故限制器不會動作）[3]。

3 防范措施

3.1 電壓互感器缺陷防范措施

近幾年已有多起因電壓互感器缺陷導致機組相關(guān)保護動作從而造成停機的事故發(fā)生，因此提出如下防范措施：①加強電壓互感器的定期檢查與試驗工作，嚴格按照規(guī)程進行預(yù)防性試驗，防止因試驗方法不當對互感器造成損害。②當測試數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)有明顯差別時，應(yīng)認真分析原因并及時處理，建議將同一批次PT全部更換。③定期對運行年限超過5年的發(fā)電機PT開展局部放電和感應(yīng)耐壓等診斷性試驗，以便更好地發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，及時更換。

3.2 PT熔斷器慢熔防范措施

梳理近期發(fā)生的一些PT慢熔案例可以發(fā)現(xiàn)，其原因有電壓互感器故障，也有一次熔斷器本身制造工藝問題，因此提出以下防范措施：①定期對發(fā)電機出口PT一次熔斷器進行更換，建議以一個小修周期為更換周期，防止因為長期運行中發(fā)熱累積、PT勵磁電流突增等情況對熔斷器造成累積損傷。②選取質(zhì)量好、制造工藝優(yōu)良的產(chǎn)品，防止因為熔斷器本身問題造成慢熔。已有多家科研院研究表明，進口PT熔斷器阻值、導電率、限流特性等參數(shù)明顯優(yōu)于國內(nèi)熔斷器產(chǎn)品[4]。

3.3 勵磁系統(tǒng)升級改造

勵磁系統(tǒng)PT斷線邏輯無法識別PT熔斷器慢熔情況，在自動模式下將不斷增磁，從而導致過勵磁跳機，是本次事故停機的主要原因。針對不具備PT慢熔邏輯判斷的勵磁調(diào)節(jié)器提出以下升級改造措施：①對可以內(nèi)部升級程序的勵磁調(diào)節(jié)器，建議修改PT斷線邏輯程序。參考邏輯如：PT1的三個相間電壓與第二組PT2的進行比較，此時PT2的電壓是正常的，即PT2三個線電壓均大于有壓判別門檻Uzd2，判斷任一個差值是否超過相間電壓差定值（可整定），并且同時判斷PT1開口三角電壓是否超過中性點零序電壓差定值（可整定），增加機端電流突變量達到閾值時閉鎖PT斷線。PT1電壓正常、PT2慢熔的情況同理。②一些勵磁調(diào)節(jié)器無法對內(nèi)部邏輯進行修改，則建議用外加裝置的方式進行PT斷線判別。具體邏輯判斷如上所述，當外接裝置判斷PT斷線后輸出一組常開接點閉合，通過勵磁調(diào)節(jié)器外部切換通道方式進行切換，同時可對DCS畫面發(fā)信[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，針對一起停機事故中發(fā)電機PT匝間短路故障而導致的PT熔斷器慢熔、勵磁調(diào)節(jié)器PT斷線邏輯問題進行了梳理，詳解了對此類故障的分析方法和系統(tǒng)性的防范措施。筆者認為，應(yīng)該重視機組相關(guān)設(shè)備中存在的此類問題，盡早采取相應(yīng)措施，以有效避免事故發(fā)生。