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某燃機(jī)發(fā)電廠勵(lì)磁變匝間短路造成繞組燒損事故分析

文檔作者：王華衛(wèi) 文檔來源：華電電力科學(xué)研究院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月13日
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某燃機(jī)發(fā)電廠勵(lì)磁變匝間短路造成繞組
燒損事故分析
王華衛(wèi)
（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江杭州３１００３０）
摘　要：分析某燃機(jī)發(fā)電廠勵(lì)磁變一次匝間短路造成的繞組燒損故障，并提出相應(yīng)的整改建議。
關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；匝間短路；繞組
中圖分類號(hào)：ＴＭ６１１
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ＷＡＮＧ Ｈｕａｗｅｉ
（ＨＵＡＤＩＡＮＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００３０，Ｃｈｉｎａ）
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ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ；ｔｕｒｎｔｏｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ；ｗｉｎｄｉｎｇｓ
收稿日期：２０１８１０２６
作者簡介：王華衛(wèi)（１９８７－），碩士，從事發(fā)電廠電氣試驗(yàn)與研究
工作。
０ 引言
目前，國內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠６ｋＶ 廠用電系統(tǒng)接地主要采
用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。根據(jù)ＤＬ／Ｔ５１５３—２０１４《火力發(fā)電
廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，對(duì)于不超過２ＭＷ 的低壓廠用
變，不必配置差動(dòng)保護(hù)， 同時(shí)零序保護(hù)也僅發(fā)信不跳
閘。但在實(shí)際工程中，６ｋＶ 干式變常發(fā)生匝間絕緣故
障，在這種保護(hù)配置下，保護(hù)不能及時(shí)跳閘，可能引發(fā)
變壓器著火，擴(kuò)大事故。本文對(duì)國內(nèi)某燃機(jī)發(fā)電廠一次
匝間短路造成的繞組燒損故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)整
改建議。
１ 機(jī)組概況及事故經(jīng)過
某電廠＃１機(jī)組為ＧＥ公司９ＦＡ 型３９０ＭＷ 燃?xì)庹羝?
單軸循環(huán)發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁采用他勵(lì)方式，勵(lì)磁系統(tǒng)
采用ＧＥ的ＥＸ２１００全靜態(tài)整流勵(lì)磁裝置，配套的＃１勵(lì)
磁變?yōu)闃渲瑵茶T干式變。該勵(lì)磁變額定容量為３６００ｋＶＡ，
額定電流為３４６／１８３９Ａ，出廠日期為２００４年１１月，投運(yùn)
日期為２００５年１１月，序號(hào)為Ｍ０４００７，由＃１機(jī)組６ｋＶ
工作Ｂ段母線供電。其中，６ｋＶ 廠用電系統(tǒng)采用不接地
方式。
２０１８年５月１７日５時(shí)５９分，＃１機(jī)組開機(jī)并網(wǎng)頂峰
運(yùn)行。當(dāng)日１３時(shí)整，對(duì)＃１機(jī)組進(jìn)行例行巡檢，＃１勵(lì)磁
變就地溫控器溫度Ａ 相５７℃、Ｂ相５０℃、Ｃ相４５℃，正
常，勵(lì)磁變運(yùn)行電流穩(wěn)定在２４０Ａ 左右。當(dāng)日１３ 時(shí)４３
分，＃１機(jī)組６ｋＶＢ段母線報(bào)接地報(bào)警信息（此刻機(jī)組運(yùn)
行工況為有功３１９ＭＷ、無功１６９Ｍｖａｒ），運(yùn)行人員立即
至就地檢查。當(dāng)日１３時(shí)４４分，＃１勵(lì)磁變速斷保護(hù)動(dòng)
作，＃１勵(lì)磁變開關(guān)、＃１發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘，＃１機(jī)
組維持３０００ｒ／ｍｉｎ全速。經(jīng)省調(diào)同意，當(dāng)日１３時(shí)５６分，
＃１機(jī)組手動(dòng)停機(jī)。就地檢查勵(lì)磁變，發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變本體
燒損。
２ 現(xiàn)場檢查情況
現(xiàn)場查看ＭＡＲＫ ＶＩ工程師站報(bào)警，報(bào)文內(nèi)容為：
１３：４３：１４：３４９ＬＴ６０ＡＵＸ＿５９ＢＮ 報(bào)警（高廠變保護(hù)６ｋＶ 零
序接地保護(hù)告警， 定值４５Ｖ、０．５ｓ）；１３：４３：１４：５９９
Ｌ３０ＥＴ＿ＡＬＭ 報(bào)警（勵(lì)磁變溫度高報(bào)警溫控器定值
１１５℃）；１３：４４：２７：１０２勵(lì)磁Ｍ１、Ｍ２、Ｃ控制器報(bào)故障，
跳滅磁開關(guān)；１３：４４：２７：１０３ 發(fā)變組保護(hù)Ａ 柜勵(lì)磁故障
８６Ｇ２Ａ出口跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。
檢查勵(lì)磁裝置ＥＸ２１００報(bào)警情況，報(bào)文內(nèi)容為：１３：
４４：２６：７７０， 代碼７７ＦｉｒｅＳｙｎｃ（Ｒｕｎｎｉｎｇ）ＴＲＩＰ 同步失
去，勵(lì)磁跳閘。后續(xù)延伸代碼５５（Ｃ控制器故障）、５３（Ｍ１
控制器故障）、５４（Ｍ２ 控制器故障）、１１０（ＡｂｏｒｔＳｔｏｐ
Ｔｒｉｐ）、８５（ＮｏｔＲｕｎｎｉｎｇ５２ｃｌｏｓｅｄ）、１８７（ＥｘｔｒａＡｌａｒｍ）。
勵(lì)磁裝置內(nèi)部錄波，在跳閘時(shí)定子電壓為１．０２４犝ｅ，轉(zhuǎn)子
電流為１５８２．３７Ａ，轉(zhuǎn)子電壓為５１３．５４Ｖ。
７５
運(yùn)行維護(hù)　電工技術(shù)
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現(xiàn)場檢查＃１勵(lì)磁變，發(fā)現(xiàn)＃１勵(lì)磁變本體Ｂ相高壓
繞組引出線及端子燒毀，端子燒毀后留下的孔洞內(nèi)部直
徑大，外部直徑小。＃１勵(lì)磁變本體Ｂ相高壓側(cè)銅排近變
壓器本體側(cè)損毀，銅液滴落在正下方冷卻風(fēng)機(jī)出風(fēng)口。
勵(lì)磁變高壓側(cè)Ｂ相電纜接頭外絕緣損傷，在電纜側(cè)仍有
螺栓連接的銅排，說明發(fā)熱電源不是電纜側(cè)。勵(lì)磁變高
壓側(cè)Ａ、Ｃ相銅排未見明顯損傷。勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜目視
無損傷。
３ 繼電保護(hù)動(dòng)作分析
＃１勵(lì)磁變采用四方ＣＳＣ系列變壓器保護(hù)裝置（未配
置差動(dòng)保護(hù)功能），其中零序保護(hù)僅報(bào)警；現(xiàn)場檢查裝置
速斷保護(hù)動(dòng)作出口跳閘。報(bào)文內(nèi)容為：１３時(shí)４３分，保護(hù)
０ｓ啟動(dòng)；２．９７８ｓ，零序電流為０．１１５Ａ；１０．５４ｓ，零序電
流為０．３２Ａ；１３．６２ｓ，零序電流為０．３０６Ａ；１５．１２ｓ，零序
電流為０．４５Ａ；１６．７４ｓ，零序電流為０．６２９Ａ；１８．３２ｓ，零
序電流為０．６４７Ａ；２８．４５ｓ， 零序電流為０．１２８Ａ；
８９．７７ｓ，速斷保護(hù)動(dòng)作。由報(bào)文信息可看出，從０ｓ保護(hù)啟
動(dòng)至２８．４５ｓ高壓側(cè)零序過流保護(hù)報(bào)警，二次零序電流幅
值在０．１１５～０．６２９Ａ 變化，呈逐步增大趨勢。保護(hù)啟動(dòng)
８９．７７ｓ后，速斷保護(hù)動(dòng)作跳＃１勵(lì)磁變６ｋＶ 開關(guān)，保護(hù)記
錄二次電流犐ｍａｘ為７４．０５Ａ，ＣＴ 變比為４００／５，則折算至
一次側(cè)的短路電流為５９２４Ａ。
綜上可知，由于勵(lì)磁變沒有差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)零序保
護(hù)也僅發(fā)信不跳閘，因此在保護(hù)啟動(dòng)后的近９０ｓ內(nèi)，匝
間短路故障處于迅速擴(kuò)大發(fā)展中，直到短路電流達(dá)到速
斷保護(hù)的定值后，勵(lì)磁變速斷保護(hù)才出口跳閘，但９０ｓ
的匝間短路引發(fā)了勵(lì)磁變起火燃燒，燒毀了繞組，擴(kuò)大
了事故。
４ 原因分析
＃１勵(lì)磁變?yōu)椋牵殴九涮椎母墒阶?，２０１７年１１月?
現(xiàn)鐵心多點(diǎn)接地，返廠維修后，出廠試驗(yàn)和現(xiàn)場交接試驗(yàn)
報(bào)告均合格。變壓器繞組匝間短路，一般是因繞組制造或
修理過程中存在缺陷，及在運(yùn)行中繞組絕緣棒損壞而發(fā)生
的。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，勵(lì)磁變異常主要集中于Ｂ相高壓
繞組?，F(xiàn)場測量Ｂ相高壓側(cè)直流電阻為無窮大，分析確認(rèn)
為＃１勵(lì)磁變高壓側(cè)Ｂ相繞組內(nèi)部突發(fā)匝間短路，引起繞
組內(nèi)電流增加，繼而使導(dǎo)線溫度升高，絕緣燃燒，又引起
電流繼續(xù)增大，導(dǎo)致故障進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，匝間短路還
使熔化的金屬（銅）飛濺，傷及鄰近的線匝，發(fā)展為相間接
地短路故障，勵(lì)磁速斷保護(hù)動(dòng)作，跳開勵(lì)磁變６ｋＶ開關(guān)，
勵(lì)磁故障后發(fā)變組保護(hù)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)。
５ 結(jié)語
綜上所述，對(duì)于易發(fā)生匝間絕緣故障的干式變，在
６ｋＶ不接地供電系統(tǒng)中，雖然設(shè)計(jì)規(guī)范沒有要求配置差動(dòng)
保護(hù)，但是不配置差動(dòng)保護(hù)，會(huì)導(dǎo)致干式變在發(fā)生輕微匝
間故障而短路電流未達(dá)到速斷保護(hù)定值時(shí)保護(hù)不出口，匝
間絕緣故障擴(kuò)大，甚至?xí)l(fā)變壓器著火事故。建議上述
運(yùn)行方式的干式變配置差動(dòng)保護(hù)功能，同時(shí)在檢修驗(yàn)收或
交接驗(yàn)收時(shí)進(jìn)行３倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，以確保匝間絕緣處
于合格狀態(tài)。
參考文獻(xiàn)
［１］（美）烏曼．電機(jī)學(xué)［Ｍ］．北京：電子工業(yè)出版社，２０１４．
［２］高春如．發(fā)電廠廠用電及工業(yè)用電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算
［Ｍ］．北京：中國電力出版社，２０１２．
［３］ＤＬ／Ｔ５１５３—２０１４火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［Ｓ］．
（上接第７４頁）
某開關(guān)原理如圖３所示。合閘監(jiān)視回路中串接了儲(chǔ)能
限位開關(guān)接點(diǎn)（Ｓ１６），就能正確反映合閘回路的狀態(tài)。
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３ 結(jié)語
綜上分析可知，該開關(guān)二次回路設(shè)計(jì)存在缺陷，合
閘監(jiān)視回路未設(shè)計(jì)彈簧儲(chǔ)能行程開關(guān)接點(diǎn)，導(dǎo)致無法完
整監(jiān)視合閘回路，因此本次彈簧儲(chǔ)能行程開關(guān)接點(diǎn)松動(dòng)
造成開關(guān)重合閘拒動(dòng)時(shí)， 無法報(bào)出控制回路斷線信
號(hào)［２］?，F(xiàn)場將合閘監(jiān)視回路與合閘出口回路并接，可消
除該設(shè)計(jì)缺陷。
參考文獻(xiàn)
［１］楊松，趙小妹，程曉翊．５００ｋＶ線路兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作不一致現(xiàn)象
分析［Ｊ］．電工技術(shù)，２０１６（１１）：５４５７．
［２］朱興文，譚志宇，貫士虎．?dāng)嗦菲鞣捞芈樊惓栴}分析及處
理［Ｊ］．電工技術(shù)，２０１６（６）：５７５９．
７６
電工技術(shù)　運(yùn)行維護(hù)

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