張河灣電廠定子電流缺相缺陷分析及處理

金清山，李國賓，任 剛，許 翔，李 倩

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

主題詞： 勵磁系統；定子電流；電流缺相

1 引言

河北張河灣蓄能發電有限責任公司（以下簡稱“張河灣電廠”）位于河北省石家莊市井陘縣境內，距石家莊市直線距離為53 km，公路里程為77 km。張河灣電站設計安裝4臺25萬kW單級混流可逆式水泵水輪發電機組，總裝機容量100萬kW，以一回500 kV線路接入河北南部電網，主要承擔系統調峰、填谷、調頻、調相等任務，并且在電網故障甚至瓦解時，可以充當電網最佳的緊急事故備用和“黑啟動”電源。

張河灣電廠1～4號機組勵磁系統采用ABB公司UNITROL 5000勵磁系統，于2007年投入運行。我廠勵磁系統具有兩個通道，通過一組發電機出口CT采集機端電流，用于勵磁控制屏顯示及勵磁系統調節，此電流回路發生故障時將會影響勵磁系統的兩個通道。

2 故障發生經過

2018年4月20日13：56，張河灣電廠進行1號機C級檢修后發電方向并網試驗運行時，發現勵磁控制屏顯示定子電流較實際電流偏差較大。

監控系統顯示定子電流5 500 A左右，發電機功率148 MW。

勵磁系統控制屏顯示定子電流3 960 A，發電機功率101 MW。

張河灣電廠勵磁系統定子電流取三相電流的平均值，勵磁控制屏顯示電流與實際電流相比，相差1 540 A左右，相差了1/3左右的電流，故判斷勵磁系統采集定子電流缺相，值守人員立即執行停機流程。

3 事故情況排查

（1）由于本次檢修中，對發電機機端CT端子箱進行了改造，故首先對發電機機端CT端子箱至勵磁控制柜接線進行排查。

1）核對發電機CT端子箱至勵磁控制柜的接線。

經過核對電纜線號，確定發電機機端CT端子箱至勵磁控制柜接線正確。

2）為了驗證發電機機端CT端子箱至勵磁控制柜二次回路完好，故進行通流試驗，在發電機機端CT端子箱分別用繼電保護測試儀向勵磁系統通入三相0.85 A（二次額定電流）電流，勵磁系統顯示為10.19 kA，采樣正確，從而確定，CT端子箱至勵磁系統的二次回路正常。

（2）檢查電流互感器CT8（送勵磁系統定子電流）各繞組的直阻，CT8接線圖如圖1所示。

圖1 CT8接線圖

將電流互感器二次回路永久接地點斷開，分別用萬用表測量U1的1S11S2、V1的2S12S2、W1的3S13S2直阻，測量結果如表1所示。

表1 CT8直阻測量結果

由于使用萬用表測量線圈的誤差比較大，此數據只能作為參考，至此，懷疑C相回路存在異常情況。

（3）為了進一步驗證上述猜想，故繼續向CT根部查找，將C相CT根部端子箱打開，找到對應的線圈S1S2。

將S1S2從端子箱拆除，在出線側進行通流試驗，試驗結果正常，測試結果證明C相CT根部端子根部出線側至勵磁控制柜二次回路正常，故懷疑C相CT根部端子接線柱與接線端子接觸不良導致C相無電流，對接線進行緊固。

（4）為了驗證故障處理情況，進行發電機升流試驗，勵磁系統顯示定子電流缺相，故障依然存在。利用鉗形電流表測量端子箱上下端口各相電流情況。試驗數據如圖2所示。

圖2 端子箱各相電流

（5）根據上述數據，可以判斷在發電機機端CT端子箱至CT根部存在接地點，接地點范圍如圖3所示。

圖3 接地范圍示意

圖3 中B點無電流，而C點有電流通過，則證明回路并未開路，是B點之前某個地方存在接地，導致電流未到達B點，而是通過某個地方的接地與C點形成回路。用萬用表測量B點對地電阻（永久接地點解開后），測試結果為77 Ω，進一步證實B點至CT根部存在接地（正常應為無窮大）。

結合第3步的查找（C相CT根部端子根部出線側至勵磁控制柜二次回路正常），可進一步縮小范圍，基本可以確定C相CT根部端子根部接線柱存在接地。

（6）確認故障點：將C相CT根部端子板拆下進行檢查，發現接線柱絕緣套管破損，接線柱（螺桿）經外殼接地，如圖4所示。

圖4 接地處圖片

4 原因分析

（1）直接原因：1號發電機機端CT8 C相CT根部端子接線柱通過管母外殼接地，導致勵磁系統采集定子電流缺相。

（2）根本原因：

1）1號發電機機端CT根部端子接線柱絕緣套管老化破損，導致接線柱經管母外殼接地。

2）1號機C級檢修期間未對該部分接線柱進行檢查，未及時發現絕緣套管老化存在的隱患，導致發生本次事故。

5 事故處理

（1）更換接線柱及絕緣套管。

（2）為了強化接線柱與外殼之間的絕緣，在接線柱上增加2層絕緣套管，如圖5所示。

（3）上述步驟完成后，回裝接線柱。接線完成后，用搖表在發電機CT端子箱處測量C相對地絕緣，絕緣良好。

（4）向調度申請發電并網試驗，機組并網后，勵磁控制屏顯示定子電流及功率正常，缺陷處理完畢。

6 暴露問題

（1）設備管理不到位、專業技能有待提高，未能提前發現CT根部接線柱絕緣套管老化產生的隱患。

（2）設備維護不到位，1號機C修期間對CT直阻進行了測量，數據正常，但由于1號機機端CT根部接線端子涂刷了絕緣膠，未進行更直觀深入的檢查。

圖5 更新新緣柱及絕緣套管

7 防范措施

（1）目前我廠只有1號機機端CT根部端子涂刷了絕緣膠，秋檢預試時，將對1號機機端CT根部端子的絕緣膠進行清理，并將接線柱絕緣套管全部進行更換，消除設備隱患。

（2）結合1號機的本次缺陷，在其他機組檢修時將把機端CT根部端子檢查作為檢修項目，每年進行一次全方位的檢查，并做好相關的驗收工作。

（3）針對此次缺陷，我廠將舉一反三，對類似的端子進行排查，及時發現存在的缺陷及隱患。

8 結論

勵磁系統是發電廠設備的重要組成部分，勵磁系統的正常穩定運行是發電機正常穩定運行的基礎。結合本次事故，張河灣電廠將增強對全廠二次設備回路的檢修排查力度，進一步完善檢修項目，及時發現二次回路存在的缺陷及隱患，強化設備運維管理，保障設備穩定運行。