某大型水電站2F機組故障錄波3U0頻繁啟動原因分析及處理經(jīng)過

李 超，楊代翠

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051）

1 故障現(xiàn)象

（1）故障時中控室監(jiān)控系統(tǒng)上位機頻繁報：2F機組故障錄波動作/復歸信號。

（2）現(xiàn)場檢查2F機組故障錄波裝置啟動原因：2F發(fā)電機機端電壓3U0突變量頻繁啟動，故障錄波裝置持續(xù)錄波。

查看故障錄波波形圖，詳見圖1和圖2。

圖1 機端零序電壓波形圖

圖2 機端零序電壓波形圖

從圖1和圖2可以看出，2F發(fā)電機機端零序電壓3U0波形有嚴重畸形、突變現(xiàn)象，突變的3U0瞬時值峰值最大為10.16 V，有效值也達4.5 V以上，遠大于故障錄波裝置發(fā)電機機端零序電壓3U0啟動定值3 V，因此2F機組故障錄波裝置正常啟動。

2 原因分析

機端零序電壓3U0突變時，查看機組機端三相電壓和三相電流，詳見圖3、圖4。

圖3 機端電壓波形圖

圖4 機組機端和中性點電流波形圖

從圖3和圖4中看到，在約399～430 ms，2F發(fā)電機機端三相電壓UA、UB、UC，機端零序電壓3U0以及機端三相電流Ia、Ib、Ic、中性點分支電流等在同一時刻出現(xiàn)了波形被擠壓的“異?！鼻闆r。

當故障錄波裝置的啟動量啟動后，錄波過程400 ms前，裝置以5 000 Hz的頻率進行錄波，400～3 000 ms裝置以1 000 Hz頻率進行錄波，若這期間沒有其他啟動量再啟動，則到3000ms時就結束此次錄波；如果在400～3 000 ms某時刻又有啟動量啟動錄波，則從此時刻開始又以5 000 Hz的頻率進行錄波。

因此分析出波形有擠壓的原因：2F發(fā)電機機端零序電壓3U0突變量啟動后，在400 ms以前以5000 Hz的頻率進行錄波，在400～430 ms以1 000 Hz頻率進行錄波，在約430 ms時又出現(xiàn)了機端零序電壓3U0突變量啟動，從430 ms開始又以5 000 Hz的頻率進行錄波，因此出現(xiàn)了圖1和2中的波形壓縮情況。可以判斷，2F機端三相電壓、電流波形等未出現(xiàn)異常情況，屬于正常的波形記錄[1-3]。

綜合以上，可以分析出造成故障現(xiàn)象的幾種原因。

（1）2F故障錄波裝置3U0通道故障，采樣不準導致采樣值波動。

（2）2F發(fā)電機定子絕緣受損，或存在定子經(jīng)高阻接地現(xiàn)象，導致機端零序電壓3U0突變。

（3）2F發(fā)電機轉子偏心，磁場存在分布不均情況，導致機端零序電壓3U0突變。

（4）2F機端電壓互感器23YH一次繞組存在問題，導致機端零序電壓3U0突變（故障錄波錄取機組零序電壓來自機端23YH）。

（5)2F機端電壓互感器23YH二次繞組引出線至故障錄波屏柜之間接線存在接觸不良情況，導致機端零序電壓3U0突變。

3 故障處理

根據(jù)分析出的原因，逐一排查可能的情況。（1）經(jīng)過更換2F故障錄波裝置3U0采樣通道，發(fā)現(xiàn)3U0采樣仍存在突變現(xiàn)象，排除了2F故障錄波裝置3U0通道故障情況。

（2）經(jīng)2F停機后測量定子絕緣、轉子絕緣，定子絕緣為309 MΩ，轉子絕緣為110 MΩ，絕緣均合格，從排除2F發(fā)電機定子絕緣受損或存在定子經(jīng)高阻接地現(xiàn)象。

（3）通過查看2F發(fā)電機保護1號、2號保護屏中橫差電流采樣值，橫差電流均很小，均在0.06A左右。2F機組狀態(tài)監(jiān)測屏轉子氣隙分布情況及轉子同心度情況如圖5所示，未發(fā)現(xiàn)異常，排除2F發(fā)電機轉子偏心情況。

圖5 發(fā)電機定轉子同心情況

（4）通過查看2F機端零序電壓3U0波形與2F接地變電壓3U0波形對比（見圖6），2F接地變電壓3U0波形正常，如果發(fā)電機定子、YH一次繞組存在異常，則2F機端零序電壓3U0波形與2F接地變電壓3U0波形應同時出現(xiàn)突變、畸形現(xiàn)象。水電站1F和2F為擴大單元接線，1F、2F、1B低壓側作為同一個電氣連接部分，均在并網(wǎng)運行情況下，如果2F發(fā)電機定子、YH一次繞組等一次設備有異常，則1F、1B相關電壓應該有變化，啟動相應機組故障錄波裝置，但實際并未啟動。另外，2F停機退備后，測量機端23YH一次繞組阻值，A、B、C三相阻值分別為1.526 kΩ、1.510 kΩ、1.506 kΩ，一次繞組阻值正常。綜上，可以排除23YH一次繞組存在問題的情況。

圖6 發(fā)電機機端零序電壓和接地變零序電壓波形圖

（5）通過查看2F機組故障錄波裝置2F機端所有電壓錄波情況，發(fā)現(xiàn)機端A、B、C三相電壓波形正常，僅有機端零序3U0存在畸形突變情況，機組23YH一次繞組存在問題已經(jīng)排除，問題原因主要集中在2F機端電壓互感器23YH二次繞組及二次回路方面。2F停機退備后，從2F 機組23YH根部測量二次繞組A、B、C三相阻值分別為0.16 Ω、0.16 Ω、0.16 Ω，從23YH端子箱測量二次繞組B、C相阻值分別為0.16 Ω、0.16 Ω，A相阻值在10～130 Ω跳變。

經(jīng)檢查，機端23YH A相二次航空插頭內(nèi)部接線有松動現(xiàn)象，拆下緊固處理后正常，開機到空載觀察，故障錄波采樣正常。

4 結 論

故障錄波可以記錄機組在異常運行情況下的各種電氣量波形，通過分析這些波形圖，可以有針對性的查找問題，使機組消缺和事故處理事半功倍。本文介紹這次機組缺陷處理，為了全面分析故障的可能，沒有對故障原因進行主次排序，實際處理過程中，可以先分析最可能的原因，然后逐步排查，從而提高故障效率。