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一起發(fā)電機(jī)失磁事故分析

文檔作者：黃明遠(yuǎn) 文檔來源：牡丹江第二發(fā)電廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月13日
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第7 卷(2005 年第9 期) 電力安全技術(shù)S 事故分析
h i g u f e n x i
黃明遠(yuǎn)
(牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江取丹江157015)
牡丹江第二發(fā)電廠5號發(fā)電機(jī)組是從前蘇聯(lián)進(jìn)
口的215MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口電壓為15 .75 kV,
采用單元制接線，經(jīng)升壓變與220 kV 系統(tǒng)相聯(lián)。
1995年對該發(fā)電機(jī)保護(hù)和勵磁系統(tǒng)進(jìn)行了國產(chǎn)化改
造，將原保護(hù)改為微機(jī)保護(hù)，將原勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器
更換為微機(jī)調(diào)節(jié)器，而勵磁方式仍沿用前蘇聯(lián)設(shè)計，
為兩極同軸勵磁，勵磁機(jī)采用自勵恒壓方式作為發(fā)
電機(jī)的他勵電源。
1 事故經(jīng)過
2004- 01- 24T11;00, 5號發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況為:
有功190MW，無功30Mvar ，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓
210V，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流1620 A，勵磁機(jī)定子電壓
520 V，勵磁機(jī)定子電流1 600 Ao
11: 13，控制室內(nèi)發(fā)出警報，發(fā)電機(jī)滅磁MK開
關(guān)跳閘，勵磁機(jī)滅磁LMK開關(guān)、6 kV A段分支6501
開關(guān)、B段分支6502開關(guān)和發(fā)變組高壓側(cè)2205開關(guān)
未跳閘，機(jī)組沒有解列。發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷在155MW
至175MW之間擺動，無功負(fù)荷降至一180Mvar ,
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流為0，發(fā)電機(jī)定子電壓降至11kV左
右， 5號爐1, 2號排粉機(jī)跳閘，鍋爐滅火。
值長令減負(fù)荷至0后，拉開6501開關(guān)和6502開
關(guān)，6 kV A 段備用分支6051開關(guān)和B段備用分支
6052 開關(guān)聯(lián)投成功，倒備用勵磁機(jī)，合發(fā)電機(jī)MK
開關(guān)，發(fā)電機(jī)升壓至額定值。
運(yùn)行人員立即對發(fā)電機(jī)各個部分進(jìn)行檢查。發(fā)
電機(jī)保護(hù)發(fā)“勵磁機(jī)差動保護(hù)”、“發(fā)電機(jī)失磁”動
作信號，發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)“發(fā)電機(jī)勵磁限制動
作”、“失磁異步運(yùn)行”、“發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器故障”信
號，信號可復(fù)歸。發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的非線性電阻柜
體有放電痕跡，其它無異常。
為查清事故原因，保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，值長
請示省調(diào)機(jī)組解列。
2 故障查找
根據(jù)5 號發(fā)變組保護(hù)動作信息和5 號發(fā)變組故
障錄波器的錄波圖判斷為勵磁機(jī)定子AB相接地短
路，勵磁機(jī)差動保護(hù)動作正確，理論上故障點(diǎn)應(yīng)在
勵磁機(jī)差動保護(hù)范圍內(nèi)。由于勵磁機(jī)CT 二次線圈
獨(dú)立，錄波器CT 和勵磁機(jī)保護(hù)CT 在不同線圈，彼
至此，聯(lián)變起動失靈回路導(dǎo)通，從而跳開
220 kV正母上的所有開關(guān)，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。
在220 kV側(cè)開關(guān)跳開后，已將220 kV 側(cè)故障
點(diǎn)與運(yùn)行的220 kV系統(tǒng)隔離，但因6 kV開關(guān)拒動
而啟動220 kV開關(guān)失靈保護(hù)(盡管不是失靈保護(hù)動
作的唯一條件)，這顯然與失靈保護(hù)的設(shè)計原意相違
背。因此，該失靈保護(hù)設(shè)計存在缺陷。
此外還發(fā)現(xiàn)，LJc 動作時按照設(shè)計回路應(yīng)該發(fā)
出報警信號，但當(dāng)初建設(shè)時漏安裝該信號回路，而
且聯(lián)變失靈保護(hù)已超期未校驗(yàn)，以致LJc 的缺陷沒
能及時發(fā)現(xiàn)，也是事故擴(kuò)大的原因之一。
4 防范對策
(1) 改進(jìn)1號聯(lián)變開關(guān)失靈保護(hù)回路設(shè)計?？蓡?
獨(dú)將失靈保護(hù)中的CKJ 規(guī)定為220 kV 側(cè)開關(guān)的出
口繼電器(此繼電器能在220 kV開關(guān)經(jīng)保護(hù)啟動跳
閘后由開關(guān)輔接點(diǎn)返回)，為此在聯(lián)變差動保護(hù)回路
中增設(shè)(并聯(lián))一個出口繼電器，原出口繼電器只跳
220 kV 側(cè)開關(guān)，增設(shè)的出口繼電器只跳110 kV 側(cè)
及6 kV 側(cè)開關(guān)。
(2) 根據(jù)電廠環(huán)境，重新制定避雷器及其它電
氣主設(shè)備的清掃周期，增加定期或不定期清掃的次
數(shù)。并堅持“應(yīng)修必修，修必修好”的原則，及時
消除設(shè)備缺陷。
(3) 全面檢查繼電保護(hù)和自動裝置的檢驗(yàn)情況，
有逾期未做或漏項的，盡快安排補(bǔ)做。并安裝1號
聯(lián)變失靈保護(hù)電流判別元件動作信號回路。
(4) 對1號聯(lián)變6 kV開關(guān)及同類型開關(guān)(同一供
貨商供應(yīng)的)進(jìn)行技術(shù)改造，消除機(jī)構(gòu)卡澀開關(guān)拒
動、拒合現(xiàn)象。(收稿日期: 2005- 03- 16)
一. 一
S 事故分析
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電力安全技術(shù)第7 卷(2005 年第9 期)
此不存在磁電聯(lián)系，不可能同時發(fā)生CT二次故障，
故障點(diǎn)應(yīng)為勵磁機(jī)調(diào)節(jié)PT、自勵恒壓整流變及連接
電纜。為驗(yàn)證此推斷，在5 號發(fā)電機(jī)停運(yùn)后，作如
下檢查和試驗(yàn)。
(1) 傳動5號發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)差動保護(hù)回路正確，
定值無誤。檢驗(yàn)勵磁機(jī)CT變比及伏安特性均正常。
(2) 拆開勵磁機(jī)中性點(diǎn)母排，且將勵磁機(jī)調(diào)節(jié)
PT、整流變與勵磁機(jī)出口母線解開，測量勵磁機(jī)定
子線圈絕緣和直流電阻均合格。
(3) 測試勵磁機(jī)調(diào)節(jié)PT 絕緣合格，外觀沒有燒
痕。
(4) 打開整流變電源側(cè)及負(fù)荷側(cè)連接電纜，整
流變絕緣良好。整流變電源側(cè)電纜絕緣A 相對地
2MQ; B相對地2MQ; C相對地1000MS2。仔細(xì)
檢查電纜，在緊靠鐵構(gòu)架處發(fā)現(xiàn)短路點(diǎn)。
(5) 檢查發(fā)現(xiàn)非線性電阻柜放電痕跡處的電阻
組件與柜體最近距離只有1cm，小于規(guī)定間隙。試
驗(yàn)非線性電阻技術(shù)參數(shù)，部分非線性電阻已經(jīng)燒損。
3 原因分析
(1) 由于基建時將5號發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)出口的自勵
恒壓整流變安置在發(fā)電機(jī)勵磁小間外4.5m平臺的
鐵構(gòu)架上，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時，鐵構(gòu)架振動很大，使
整流變電源側(cè)電纜與構(gòu)架長期振動磨擦，電纜破損，
造成接地短路，因此整流變安裝位置不合理為事故
發(fā)生埋下了隱患。
(2) 造成鍋爐滅火的原因是5號發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)
配置不完善。由于發(fā)電機(jī)保護(hù)改造時沒有對原保護(hù)
的配置做認(rèn)真研究，只知道該發(fā)電機(jī)在失磁時可以
異步運(yùn)行，就機(jī)械地延續(xù)下來，且將滅磁開關(guān)聯(lián)跳
發(fā)變組高壓側(cè)開關(guān)的回路取消，對失磁保護(hù)的其它
出口，如減負(fù)荷、跳廠用分支也沒有實(shí)現(xiàn)。因此發(fā)
電機(jī)滿負(fù)荷失磁后，保護(hù)不能根據(jù)運(yùn)行方式自動地
減負(fù)荷和切換廠用電，致使發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷擺動，
發(fā)電機(jī)深度進(jìn)相。從錄波圖上看出，廠用電壓下降
至60%額定值時，母線低電壓保護(hù)動作，切除母線
上唯一整定為低壓65%額定值、0.5 s動作的排粉機(jī)，
造成鍋爐滅火。由于其它電機(jī)不接人母線低電壓保
護(hù)，或整定為低壓45%額定值、9 s 動作，因此沒有
切除。
(3) 停機(jī)后傳動勵磁機(jī)滅磁LMK開關(guān)，跳合閘
正常，說明回路良好。從錄波圖中看出，勵磁機(jī)A,
B相短路電流只持續(xù)45ms，勵磁機(jī)電壓在短路時瞬
間下降后立刻恢復(fù)。由于勵磁機(jī)LMK開關(guān)未跳開，
一口一
可維持勵磁機(jī)的自勵恒壓，2205開關(guān)未跳開，也無
法實(shí)現(xiàn)微機(jī)調(diào)節(jié)器的逆變滅磁，因此可判斷相間接
地故障為瞬間故障。試驗(yàn)測得勵磁機(jī)差動保護(hù)動作
時間為20ms，勵磁機(jī)LMK開關(guān)跳閘時間為95ms,
勵磁機(jī)相間接地故障消失后，保護(hù)已返回，未達(dá)到
LMK開關(guān)跳閘時間，因而LMK開關(guān)未跳開。由于
發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)MK 跳閘時間為25ms ，因此能可
靠斷開。
(4) 非線性電阻放電燒損的原因主要是非線性
電阻質(zhì)量不過關(guān)，反向擊穿電壓過高，能容不足。當(dāng)
發(fā)電機(jī)接近滿負(fù)荷時，滅磁MK開關(guān)跳閘，發(fā)電機(jī)
轉(zhuǎn)子線圈將產(chǎn)生較高反向過電壓。但因非線性電阻
擊穿電壓值過高，該反向電壓不足以達(dá)到擊穿值，
致使非線性電阻承受相當(dāng)高的電壓，對柜體放電。
當(dāng)電壓上升到一定程度時，非線性電阻導(dǎo)通，必將
承受較大的續(xù)流，另外滅磁MK開關(guān)沒能聯(lián)跳2205
開關(guān)，失磁發(fā)電機(jī)由于出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，定子旋轉(zhuǎn)磁場還
對轉(zhuǎn)子勵磁繞組感應(yīng)交流電壓，非線性電阻又疊加
差頻電流，導(dǎo)致其過載而燒損。
4 防范措施
(1) 將5號勵磁機(jī)整流變移至發(fā)電機(jī)勵磁小間，
其鋼筋水泥地面與廠房一體，振動較小。同時將電
纜連接改為母排連接。
(2) 將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)由9 s 改為Os
發(fā)信號，這樣若再發(fā)生上述故障，保護(hù)可隨時發(fā)出
信號，使運(yùn)行人員提早做出判斷，及時進(jìn)行處理。
(3) 完善5 號發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)出口方式。根據(jù)
《關(guān)于大型汽輪發(fā)電機(jī)組失磁問題的若干規(guī)定》和
《電力工程電氣設(shè)計手冊》關(guān)于200一300MW機(jī)組
失磁保護(hù)的設(shè)計要求，并結(jié)合牡二廠系統(tǒng)的運(yùn)行方
式，重新整定失磁保護(hù)切廠用電和快速減負(fù)荷定值，
保證發(fā)電機(jī)失磁時維持正常的廠用電壓，防止鍋爐
滅火，并且加裝發(fā)電機(jī)有功快減裝置，實(shí)現(xiàn)快速減
負(fù)荷功能。
(4) 將勵磁機(jī)LMK 開關(guān)更換為快速跳閘開關(guān)，
保證勵磁機(jī)快速滅磁，防止因勵磁機(jī)永久性故障而
擴(kuò)大事故范圍。
(5) 恢復(fù)滅磁開關(guān)聯(lián)跳發(fā)變組高壓側(cè)開關(guān)的回
路，實(shí)現(xiàn)逆變滅磁，使發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷時滅磁MK開
關(guān)跳閘非線性電阻不承受差頻電流; 在非線性電阻
組件和柜體間距較近的易放電端加裝絕緣; 非線性
電阻應(yīng)定期返回制造廠進(jìn)行試驗(yàn)，使其保持良好狀
態(tài)。(收稿日期: 2005- 03- 10)

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