同步變接地引起轉子一點接地跳機的分析和處理

薛 升，蘇曉斌，王 軍(中電神頭發電有限責任公司，山西 朔州 036011)

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同步變接地引起轉子一點接地跳機的分析和處理

薛 升，蘇曉斌，王 軍
(中電神頭發電有限責任公司，山西 朔州 036011)

〔摘 要〕介紹了某電廠2號機因勵磁系統的P320型同步變壓器高壓側單相接地故障，引起轉子一點接地保護動作跳機的事故處理過程，分析了事故的原因，提出了相應的防范措施，為避免同類事故的發生提供了借鑒。

〔關鍵詞〕勵磁系統；同步變壓器；原邊接地；轉子一點接地

0 引言

某電廠采用“上大壓小”的方式，建設了2×600 MW機組。該機組采用發變組單元制接線，經主變升壓至500 kV后接入500 kV變電站。其發電機型號為50WT23E-138，為北重阿爾斯通(北京)電氣裝備有限公司組裝。發變組保護采用南瑞繼保電氣有限公司生產的RCS-985A型和國電南京自動化股份有限公司生產的DGT801系列微機型保護裝置。勵磁系統采用自并勵靜止勵磁方式，采用北重阿爾斯通(北京)電氣裝備有限公司生產的微機勵磁系統。調節裝置由完全獨立的雙通道組成，每個通道都是一個主要由控制板和測量單元板構成的獨立處理系統，其中1套運行，1套跟蹤，構成冗余配置；此外還配有1套手動勵磁電流調節器。2013年9月，由于勵磁調節器中的同步變壓器故障，導致2號機組轉子一點接地保護動作出口，機組與系統解列。

1 事故現象

2013-09-03，2號機組調試工作結束后順利并入系統，進入168 h試運階段，負荷600 MW。18：07集控事故報警，大屏顯示負荷為0，DCS電氣畫面顯示轉子一點接地，勵磁一階故障，滅磁開關掉閘，發變組500 kV開關串5032開關、5033開關掉閘。

就地檢查2號機發變組保護裝置，轉子一點接地保護投運的是南瑞繼保電氣有限公司生產的型號為RCS-985A的發變組保護裝置，該裝置采用切換采樣原理(乒乓式)。發變組保護B柜顯示轉子一點接地出口跳閘燈亮，C柜總出口燈亮，初步判斷轉子一點接地保護動作。隨后從DCS調取跳機趨勢，發現勵磁一階故障后9 s發出了轉子一點接地跳閘信號，同時機組負荷從600 MW甩至0，發變組斷路器跳閘，滅磁開關跳閘。隨后對勵磁系統進行全面檢查，發現顯示機端電壓測量故障、調節器故障、同步電壓應用故障、備用調節器故障、脈沖發生器故障、機組故障等信號；同時也發現勵磁畫面有同步電壓應用故障光字，同步熔絲熔斷信號不能復歸。

2 事故處理過程

根據就地保護裝置動作情況，初步判斷是轉子一點接地保護動作跳機。隨后對轉子一點接地保護的定值進行詳細核對，未發現任何異常；對滅磁開關下口到轉子母線采用2 500 V搖表測試絕緣正常。在排除了發電機轉子接地的可能后，技術人員對勵磁調節器同步變T19，T29及相關回路進行檢查，發現T19同步變(D/Y-11接線)進線電源A相熔絲熔斷。對同步變進行絕緣測試未見異常，隨后更換了同步變電源熔絲。綜合判斷，認為轉子絕緣正常，勵磁系統正常，故障屬于轉子一點接地保護誤動，可以并網運行。

9月4日，2號機組零起升壓準備并網，突然DCS電氣畫面又出現勵磁一階故障，滅磁開關跳閘。勵磁系統面板報警與上次一致，同步變T19熔絲熔斷信號不能復歸。隨后將同步變T19外部線拆開，測原、副邊繞組的相間電阻，并與另一組同步變T29的測試值進行比較，發現T19原邊AB相間阻值為BC，CA相間阻值之和，而T29 的AB，BC，CA相間阻值均為0．866 kΩ。接著將T19原邊A，B，C三相接線柱上的6根繞組引線拆開，用搖表測試單個繞組引線對地絕緣，發現A-X繞組2根引線對地絕緣為0并已開路，其他2個繞組的4根引線對地絕緣正常。據此，判定2號機組轉子一點接地保護動作出口跳機是由于T19原邊 A-X繞組接地故障造成的。

由于同步變無備件，且正好1號機組停機備用，為保證168 h試運順利進行，將1號機組勵磁調節器的同步變拆來更換，并對2號機組勵磁系統進行試驗。

(1) 采用6 kV外加電源給勵磁變供電，將轉子碳刷全部抽出，在勵磁直流輸出回路接入小電阻(6個1 000 W電爐)，分別對調節器的2個通道進行線性度測試，確認2個通道的線性度一致，示波器顯示1個周波6個波頭正常。用勵磁系統手勵方式零起升壓正常，脈沖電源正常，主、備用通道切換正常。

(2) 將勵磁變恢復為正常接線，并將發電機定速，隨后分別用2個通道進行自動空載起勵，觀察這2個通道的跟蹤情況，并進行通道切換，切換時電壓沒有波動。

通過上述試驗，確認勵磁系統故障消除，隨后進行2號機組零起升壓，動態檢查勵磁系統無異常，主、備用通道切換正常，并入電網。

3 事故原因分析

在晶閘管整流電路中，晶閘管需要一個觸發脈沖來控制其導通，而在什么時刻給可控硅發觸發脈沖是要有時間基準的。這個時間基準通常是使觸發脈沖與晶閘管的陽極電壓同步，因此最直接的方法就是用陽極電壓來作為觸發脈沖。但是一般整流橋的陽極電壓都比較高，不能直接引入控制裝置，這就需要利用一個變壓器來降壓，同時起到一定的隔離作用，這個變壓器就是同步變壓器。

轉子接地保護的范圍包括了可控硅下游的直流側，在可控硅導通的情況下還包括可控硅上游的交流側，即勵磁變低壓側和同步變高壓側。

同步變為D/Y-11接線，變比為950/12．25。由于該工程是600 MW機組，大機組轉子回路對地電容很大，同步變A-X繞組接地點流過的接地電容電流經一定延時燒斷了A-X繞組，熔斷了電源側A相熔絲。T19原邊接地的后果，一是在可控硅工作導通時，使保護裝置檢測到轉子接地從而動作；二是同步電壓異常導致整流器失脈沖，調節器切換到備用通道工作，并發出相應的故障信息。勵磁系統同步變接地故障如圖1所示。

綜合以上分析，確認故障原因是同步變T19原邊接地，引起轉子一點接地保護動作。這可從勵磁裝置顯示的“同步電壓應用故障、脈沖發生器故障、調節器故障”，以及“轉子一點接地”等事故報警信息得到驗證。

圖1　勵磁系統同步變接地故障

4 暴露問題及改進措施

(1) 同步變接地故障反映了對新設備的絕緣檢查等工作存在漏洞。對于基建項目，應加強各設備的質量監督，防止有缺陷的設備投入運行。

(2) 由于技術人員對該勵磁系統不夠熟悉，且在第1次故障后對同步變這個關鍵元器件的檢查也不到位，進而導致了誤啟機。因此，必須加大對技術人員的培訓力度，使其盡快掌握勵磁系統的工作原理及系統每個元器件的作用。同時應吸取此次事故的處理教訓，以后在現場處理缺陷時，對設備元器件的檢查要到位，并且要提高故障處理能力，防止誤判，避免類似事故再次發生。

5 結束語

勵磁系統同步變壓器原邊接地故障，會引起乒乓式切換采樣原理的轉子一點接地保護動作跳機事故，要引起采用該型保護裝置和勵磁裝置電廠的高度重視。此次對發電機轉子一點接地保護動作的原因查找、分析方法和經驗教訓，對同類故障的處理有一定的借鑒意義。對于新投運或運行中的機組勵磁系統同步變壓器及其供電回路，在檢修中應當加強檢查，防止接地故障引發跳機事故。

薛 升(1981-)，男，工程師，主要從事電氣自動化及繼電保護、火力發電企業電氣風險控制工作，email：13834198986@163．com。

蘇曉斌(1987-)，男，助理工程師，主要從事電氣自動化及繼電保護、火力發電企業電氣風險控制工作。

王 軍(1968-)，男，工程師，主要從事電氣自動化及繼電保護、火力發電企業電氣風險控制工作。

作者簡介：

收稿日期：2015-10-22。