600 MW超臨界機組勵磁變放電故障分析

楊 銳

（廣東珠海金灣發電有限公司，廣東 珠海 519050）

0 引 言

勵磁變壓器作為機組的重要部分，故障種類具有多樣化和復雜化，勵磁變發生故障易對機組產生較大經濟和安全的影響[1]。

某電廠為600 MW超臨界機組，采用自并勵勵磁系統，機組啟動時，勵磁變壓器保護動作，導致機組跳機。因此，著重分析故障發生的過程、保護動作情況以及現場設備故障情況，提出了針對此類故障的整改措施和建議，供同類電廠借鑒參考。

1 勵磁變故障情況

故障發生之前，機組處于啟機狀態中，正在執行并網操作票，隨后操作員執行操作，合上滅磁開關電壓升壓至19 950 V。隨后勵磁變突然跳閘，就地檢查發現勵磁變本體處有黑灰色煙塵，B相外罩被熏黑，發電機和主變等變壓器沒有異常現象。勵磁變保護屏報警有“B相差動保護動作”“C相差動保護動作”“高壓側過流反時限”“高壓側過流定時限”保護動作。故障現場如圖1所示。

2 勵磁變保護動作情況

2.1 保護動作情況

查看電子間發變組故障錄波，動作順序為：07:47:53.3394300；勵磁變比率差動動作出口；0 ms；182 ms后滅磁開關斷開

2.2 故障錄波器數據分析

三相電流之前為50 A左右，從負48 ms勵磁變高壓側A相和C相電流開始不正常的升高，80 ms后A和C相電流繼續升高，B相的電流則開始下降，勵磁變故障時具體的電流和電壓情況如表1所示。

圖1 故障現場情況

表1 勵磁變比率差動動作時參數情況

從錄波數據來分析，在發生故障的過程中，首先是勵磁變壓器高壓側的電流A和C相異常增大，B相電流下降，經過79 ms后，勵磁變差動保護發出動作，在之后經過182 ms后，滅磁開關斷開，整個錄波與發電組的保護錄波是一致的。

2.3 故障錄波器數據分析

故障時勵磁變C1屏和C2屏出現報警信號為：B相差動保護動作、C相差動保護動作、高壓側過流定時限以及高壓側過流反時限保護動作。其中，具體C1屏保護動作如下。

07:47:53.383224，B相和C相差流Ibd=0.297 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐點前的位置，滿足保護動作；07:47:53.463498，C相定時限啟動，Ic=2 727.1 A=1.82 p.u.；07:47:53.744618，勵磁變高壓側過流定時限保護動作；07:47:53.443418，C相定時限啟動，Ic= 1 678 A，1 A=1.12 p.u.；07:47:54.206948，勵磁變高壓側過流反時限保護動作。

通過分析C1屏保護動作正確，動作情況圖2所示。

分析C2屏保護動作情況：07:47:53.383228，B相和C相差流Ibd=0.296 p.u.＞0.2 p.u.，在第一拐點前的位置，滿足保護動作；07:47:53.463539，C相定時限啟動，Ic=2 709.5 A=1.806 p.u.；07:47:53.754467，勵磁變高壓側過流定時限保護動作；07:47:53.443474，C相定時限啟動，Ic=1 654 A=1.103 p.u.；07:47:54.195785，勵磁變高壓側過流反時限保護動作；

經過分析C2屏保護動作情況正確，動作情況如圖3所示。

圖2 C1屏保護動作情況

圖3 C2屏保護動作情況

3 設備檢查分析

3.1 電氣設備測量和檢查

發生故障后，對相關電氣設備進行檢查和測量。測量結果發電機轉子絕緣合格，轉子的ROS實驗也合格；勵磁系統進行AVR檢查合格；勵磁變低壓母線絕緣測量合格[2]。

3.2 勵磁變解剖分析

對故障勵磁變進行解剖分析后發現，設備內部C相鐵芯有缺口，鐵芯處發現有因過熱引起的絕緣老化現象，且現象較為明顯。C相低壓側線圈內層也存在有較大的缺口。

4 故障原因分析和解決措施

4.1 原因分析

通過保護動作情況和現場設備解剖分析故障原因如下。第一，故障發生在啟動時，時間較為短暫，根據變壓器故障失效的兩種基本情況分析，較大可能為電機穿[3]。第二，故障現象出現了線圈對地放電的情況，鐵芯內絕緣老化嚴重，鐵芯處有明顯缺口。第三，由錄波情況分析，跳閘后電流沒有明顯變化，先是發生了差動保護動作，說明存在對地放電的過程。

以上分析說明是勵磁變C相低壓線圈對地短路故障，低壓側放電事故導致，并且根據絕緣老化情況說明是鐵芯溫度偏高。之后對勵磁變進行了溫升實驗，得到數據93.2 K，數據符合相關標準，由此依據現場情況判斷較大可能為現場設備通風散熱情況不佳[4]。

4.2 解決措施

由于勵磁變的外殼采用了IP21，頂部布置了整板，對最有效的散熱地方有著較大阻擋。可采用以下措施：對勵磁變例修時，增加局部放電實驗；增加勵磁變強迫風冷系統；對勵磁變溫控器增加鐵芯測溫、超溫報警功能，防止長期過高超溫；外殼頂部改為網板，防護等級為IP20，保證有效散熱和安全系數；運行過程中加強巡視和監控。

5 結 論

此次事故由于勵磁變低壓側C相絕緣老化，產生放電事故引發短路保護動作。通過事故的各方面分析，基本明確了事故的產生原因，并且提出了相關應對措施，能有效解決相關勵磁變故障情況，為同類事故應對和預防提供經驗。