某水電站定子一點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)中性點是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)，當發(fā)生“單相接地”故障時，10.5kV系統(tǒng)中所有運行中的3UO保護裝置都會動作，除機組的3UO保護裝置能自動啟動機組事故停機外，其余的3UO保護裝置只發(fā)告警信號，因此3UO保護裝置不能自動切除發(fā)生“單相接地”的故障點；如果運檢維護人員對此類故障處理不及時， 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；原因；處理

1 故障概況

2015年08月25日23時，某電站機組按調(diào)度曲線運行上網(wǎng)50MW，其中二號發(fā)電機有功功率16.87MW,無功功率7.49MVar，勵磁電流660.29A，勵磁電壓135.93V，發(fā)電機機端電流1 035.56A，機端電壓10.37kV，三號發(fā)電機有功功率16.59MW,無功功率4.64MVar，勵磁電流587.14A，勵磁電壓118.87V,發(fā)電機機端電流960.33A，機端電壓10.37kV。

23:48:34中控室上位機報“公用2號主變低壓側(cè)保護裝置告警動作”；

23:48:49上位機報“2號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作”、“3號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作”；

23:49:07報“2號機組85%額定電壓復(fù)歸”、“2號機組有、無功可調(diào)復(fù)歸”、“2號機組不定態(tài)動作”；

23:49:11報“3號機組85%額定電壓復(fù)歸”、“3號機組有、無功可調(diào)復(fù)歸”、“3號機組不定態(tài)動作”。

同時，上位機畫面中2號機組各參數(shù)呈灰色，上位機、下位機均無法監(jiān)視2號機組運行狀態(tài)。

2 故障處理及原因

2.1 檢查處理情況

該站10.5kV系統(tǒng)包括運用中的發(fā)電機組、10.5kV母線Ⅰ段及10.5kV母線Ⅱ段等，其中性點是經(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)計院繼電保護原理圖知道，當前10.5kV系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，運行中的發(fā)電機組機端的3UO(定子一點接地保護)動作，先發(fā)告警信號，再延時作用于事故停機，而10.5kV母線段的3UO只動作于發(fā)告警信號。

故障發(fā)生后，現(xiàn)場檢查如下：

(1)機組外部檢查情況：定子接地報警時，二號、三號機組外部管路、各電氣部位及10kVⅡ段母線無明顯故障點。

(2)機組報警裝置檢查情況：二號機組、三號機組保護控制柜“報警”信號動作無法復(fù)歸；三號機組在停機后保護裝置信號仍不能復(fù)歸,二號機組報警信號復(fù)歸后恢復(fù)正常。

(3)機組內(nèi)部檢查情況：二號機組各部正常；三號機組豎井內(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)二號機組通訊裝置檢查情況：機組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運行停止，顯示“STOP”。

二號機組處理過程：運行總值長向當班值長下令“二號機組狀態(tài)無法監(jiān)視，對PLC裝置及SJ30通訊裝置進行了檢查，疑是PLC裝置故障，為避免機組失控，立即將2F進行停機”。運行人員手動執(zhí)行二號機組“停機令”，停機正常。經(jīng)處理后，二號機組PLC2連接成功，上、下位機均能正常監(jiān)視二號機組運行狀態(tài)，執(zhí)行“2F零起升壓”試驗，維護人員對2F定子引出線進行了絕緣測試，試驗結(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。

三號機組處理過程：運行維護人員對三號機組各部位、定子引出線豎井及10kVⅡ段母線進行詳細檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯接地點和故障部位。在三號機組出口開關(guān)下端對3F定子引出線(帶電纜)進行了絕緣測試，多次試驗結(jié)果均顯示絕緣不合格(吸收比R60″/R15″<1.3，見表1)，進一步排查發(fā)現(xiàn)機組定子線圈部分已浸泡在水中(深度約15～20cm，見圖1)。在布置好機組搶修安全措施后，檢修人員將10kV三號廠變3CB高壓側(cè)電纜改接至3F勵磁變3LB高壓側(cè)，開始對3F機組進行短路干燥，10小時后，經(jīng)測試，三號機組定子引出線(不帶電纜)絕緣測試結(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，在上位機發(fā)3F“空轉(zhuǎn)”令，成功執(zhí)行；隨后進行零起升壓操作，監(jiān)視各參數(shù)均正常，上位機發(fā)3F“發(fā)電”令，機組成功恢復(fù)并網(wǎng)運行。

表1 定子引出線絕緣測試數(shù)據(jù)

圖1 3F機組定子線圈檢查圖

2.2 故障原因

(1)機組監(jiān)控LCUA柜內(nèi)PLC模塊運行停止是上、下位機都無法監(jiān)視機組運行狀態(tài)的直接原因。

(2) 二號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作原因是二號機組、三號機組為擴大單元接線并聯(lián)在10kVⅡ段母線上，三號機組在定子接地出現(xiàn)故障時，二號機組保護裝置及10kV母線裝置均會同時發(fā)出“報警”信號。

(3)三號機組發(fā)電機保護定子接地故障動作主要原因：

①三號機組在檢修后，主軸密封磨損較嚴重，導(dǎo)致漏水量增大。

②機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，造成機組主軸密封排水管路堵塞，主軸密封漏水無法從排水管及時排走，漏水在機組管型座豎井內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)筋板內(nèi)積水，積水通過高壓頂起管路孔洞進入機組內(nèi)，引起定子進水，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)電機最常見的故障之一，它的危害主要表現(xiàn)在接地電弧將進一步擴大繞組絕緣損壞范圍，鐵芯也可能被燒傷。若不能及時發(fā)現(xiàn)，還可能發(fā)展成嚴重的匝間短路或相間短路。

(1)機組在檢修后短期內(nèi)出現(xiàn)設(shè)備故障，針對此次事件，應(yīng)認真吸取本次事件教訓(xùn)，舉一反三，落實各項安全生產(chǎn)制度要求，認真梳理管理流程，強化現(xiàn)場管控，特別是加強委外工作現(xiàn)場監(jiān)督管理及質(zhì)量管理。

(2)針對電站設(shè)備基礎(chǔ)狀況差，應(yīng)認真踏實開展好設(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)，便于運行人員實時掌握機組運行情況。

(4)高度重視運行巡視制度落實到位的重要性，做好現(xiàn)場生產(chǎn)管理工作，明確機組在開機至“空轉(zhuǎn)”和運行至“停機”狀態(tài)下，現(xiàn)場值班人員必須到機組管型座豎井內(nèi)對各部位進行詳細檢查，確保及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。

(5)加強業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)。結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備，從最基礎(chǔ)的項目入手，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

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)中性點是經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)，當發(fā)生“單相接地”故障時，10.5kV系統(tǒng)中所有運行中的3UO保護裝置都會動作，除機組的3UO保護裝置能自動啟動機組事故停機外，其余的3UO保護裝置只發(fā)告警信號，因此3UO保護裝置不能自動切除發(fā)生“單相接地”的故障點；如果運檢維護人員對此類故障處理不及時，就會將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. 電力系統(tǒng)繼電保護[M] . 重慶大學(xué)出版社，2004：241-242.

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

[3] 四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司. 水津關(guān)電站運行技術(shù)標準(微機保護運行技術(shù)標準)[S].四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司，2015.

(責任編輯：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)電氣工程自動化專業(yè)，助理工程師，主要從事電廠生產(chǎn)技術(shù)及運行管理方面工作.