戴壽超

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系, 福建 龍巖 364021)

發(fā)電機(jī)出口PT接地故障的分析與處理

戴壽超

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系, 福建 龍巖 364021)

簡(jiǎn)要介紹了火電廠系統(tǒng)主接線和發(fā)變組主要保護(hù)配置, 針對(duì)某機(jī)組運(yùn)行時(shí)顯示的故障現(xiàn)象, 分析發(fā)變組保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告和機(jī)組故障錄波的特征, 通過(guò)排查判斷是發(fā)電機(jī)出口PT接地故障, 對(duì)故障原因進(jìn)行分析查找, 并制定出相應(yīng)的處理和防范措施.

發(fā)電機(jī); PT接地; 故障處理

引言

發(fā)電機(jī)是火電廠三大主要設(shè)備之一. 隨著機(jī)組容量的增大, 對(duì)設(shè)備可靠性要求越來(lái)越高, 一旦設(shè)備發(fā)生故障, 不僅威脅電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行, 而且會(huì)給發(fā)電企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失. 因此, 對(duì)設(shè)備的制造、安裝質(zhì)量要求高, 同時(shí)對(duì)二次設(shè)備及保護(hù)配置也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn), 以確保在發(fā)電機(jī)內(nèi)部或外部發(fā)生故障的情況下能快速地切除或隔離故障點(diǎn), 不發(fā)生人身傷害和設(shè)備損壞事故. 根據(jù)某火電廠的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì), 出口PT出現(xiàn)故障停機(jī)的情況時(shí)有發(fā)生[1]. 本文以出口PT接地故障為例, 從現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)出發(fā)進(jìn)行檢查分析, 最終故障得到可靠的處理.

1 火電廠系統(tǒng)主接線

某火電廠系統(tǒng)主接線如圖 1所示. 火電廠二期工程安裝2臺(tái)300MW火力發(fā)電機(jī)組, 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采取自并勵(lì)方式, 由勵(lì)磁變提供勵(lì)磁電流; 發(fā)電機(jī)與主變壓器之間采取硬連接方式, 中間不設(shè)斷路器, 發(fā)電機(jī)出口電壓20KV經(jīng)主變壓器升壓后, 采用單元接線送入220KV高壓母線, 母線設(shè)分段斷路器和專用母聯(lián)斷路器,同塔架設(shè)的Ⅰ、Ⅱ出線與另一個(gè)500KV變電站相連. 廠用電系統(tǒng)設(shè)置專用的高壓?jiǎn)?dòng)/備用變,采用6KV電壓等級(jí), 正常運(yùn)行由高廠變供電, 機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)期間由啟備變供電[2].

圖1 火電廠系統(tǒng)主接線

2 發(fā)變組主要保護(hù)配置

圖2為發(fā)變組保護(hù)配置示意圖. 發(fā)變組主要配置發(fā)電機(jī)的差動(dòng)、定子接地、定子匝間短路、過(guò)電壓、定子對(duì)稱反時(shí)限過(guò)負(fù)荷和主變差動(dòng)、零序等保護(hù)[3]. 發(fā)變組保護(hù)各配置兩套電氣量保護(hù)的 RCS-985B和一套非電量及失靈保護(hù)的RCS-974AG微機(jī)數(shù)字成套保護(hù)裝置. RCS-985B保護(hù)裝置提供一臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器單元所需要的全部電量保護(hù), 對(duì)主變壓器、發(fā)電機(jī)、高廠變、勵(lì)磁變實(shí)現(xiàn)主保護(hù)、異常運(yùn)行保護(hù)、后備保護(hù)的全套雙重化. 兩套保護(hù)分別采用二次諧波和比率差動(dòng)原理, 且取不同組 TA, 主保護(hù)、后備保護(hù)共用一組TA, 每套保護(hù)出口對(duì)應(yīng)不同的跳閘線圈. RCS-974AG保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)變壓器的非電量保護(hù)、非全相保護(hù)和斷路器失靈保護(hù), 且設(shè)置兩套: 一套供主變非電量保護(hù)用, 另一套供高廠變非電量保護(hù)用, 兩套布置在同一柜內(nèi). 同時(shí)為了增加失靈啟動(dòng)的可靠性, 失靈啟動(dòng)不應(yīng)與電量保護(hù)在同一個(gè)裝置內(nèi).

圖2 發(fā)變組保護(hù)配置

3 顯示的故障現(xiàn)象

故障前工況: #5機(jī)負(fù)荷300MW, 發(fā)電機(jī)主汽溫540.1℃, 主汽壓16.65Mpa, 再熱汽溫540.7℃, 再熱汽壓 3.25Mpa, 床溫 938℃, 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定. #6機(jī)負(fù)荷 300MW, 主汽溫 539℃, 主汽壓 16.5Mpa, 再熱汽溫540℃, 再熱汽壓3.2Mpa, 床溫950℃, 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定. 同時(shí)#5、6機(jī)組繼電保護(hù)全部投入運(yùn)行, 熱工聯(lián)鎖保護(hù)正常投入運(yùn)行, 機(jī)組DCS、一次調(diào)頻等正常投入, 220KV升壓站按雙母接線方式運(yùn)行. 運(yùn)行一段時(shí)間后DCS畫面上發(fā)出A/B屏“發(fā)電機(jī)定子接地零序電壓”報(bào)警和“定子接地保護(hù)動(dòng)作”信號(hào)光字牌. #5發(fā)變組出口斷路器跳閘, 且與系統(tǒng)解列, 汽輪機(jī)聯(lián)調(diào), 鍋爐 MFT, 主汽門關(guān)閉時(shí)間正常, 設(shè)備聯(lián)動(dòng)正常, 6KV廠用電采用快速的專用備用自動(dòng)投切, 一段時(shí)間后, 當(dāng)汽輪機(jī)在較低轉(zhuǎn)速時(shí), 投入盤車裝置.

#5發(fā)變組保護(hù)裝置屏打印數(shù)據(jù)見(jiàn)表1. 故障前發(fā)電機(jī)出口二次電壓值為58.1V, 事故發(fā)生后, C相電壓下降至8.94V, 同時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓升至91.66V, 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓升至108.3V, 故障錄波器顯示接地變一次側(cè)接地電流為2.8A, 已超過(guò)電流允許值1A. 跳閘前幾分鐘測(cè)得發(fā)電機(jī)定子冷卻水箱部位和中性點(diǎn)的氫氣濃度有突變并發(fā)出報(bào)警信號(hào), 同時(shí)跳閘時(shí)發(fā)電機(jī)定子11槽層間溫度也有負(fù)向突變現(xiàn)象.

表1 #5發(fā)變組保護(hù)裝置屏打印數(shù)據(jù)

4 故障排查

4.1 發(fā)電機(jī)本體檢查

首先斷開(kāi)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn), 測(cè)量發(fā)電機(jī)絕緣, 其中A相360M?、B相380M?、C相230 M?. 其次發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣體置換, 由氫氣置換成二氧化碳后, 進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子線圈耐壓試驗(yàn), A、B、C相線圈交流耐壓30KV, 通過(guò)1分鐘耐壓試驗(yàn), 并對(duì)發(fā)電機(jī)出口PT進(jìn)行了交流耐壓試驗(yàn). 然后再用數(shù)字兆歐表?yè)u測(cè)封閉式母線(包括主變低壓側(cè)、高廠變A/B高壓側(cè)、勵(lì)磁變高壓側(cè))的絕緣為1.2G?. 最后對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組測(cè)直流電阻, 不平衡率為0.39%, A相1.26M?、B相1.26 M?及C相1.265 M?. 通過(guò)檢查發(fā)電機(jī)本體的參數(shù)都符合要求, 可以判斷不是發(fā)電機(jī)本體絕緣出現(xiàn)問(wèn)題引起的跳閘停機(jī)事故.

4.2 定子冷卻水箱氫氣濃度檢查

機(jī)組跳閘前幾分鐘, 定子冷卻水箱氫氣濃度突變異常, 機(jī)組跳閘后氫氣濃度恒定不變?yōu)?3.75%, 而且觀察發(fā)電機(jī)氫氣壓力也無(wú)明顯下降趨勢(shì), 依據(jù)定子冷卻水箱氫濃度曲線記錄, 分析認(rèn)為定子冷卻水箱氫氣濃度突變異?，F(xiàn)象是由于測(cè)點(diǎn)受干擾引起.

4.3 發(fā)電機(jī)出口PT柜檢查

對(duì)發(fā)變組保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)本體 PT、接地變等相關(guān)二次回路和接線等進(jìn)行檢查, 回路接線正確緊固且保護(hù)定值整定正確. 當(dāng)機(jī)組跳閘后檢查發(fā)電機(jī)出口 PT一次保險(xiǎn)正常, 并對(duì)有關(guān)回路進(jìn)行進(jìn)一步檢查,發(fā)現(xiàn)有兩處放電擊穿點(diǎn), 一處是發(fā)電機(jī)出口PT柜內(nèi)的PT中性點(diǎn)高壓電纜外側(cè)鎧層與C相避雷器母線銅排放電擊穿. 另一處是在PT柜頂部電纜槽盒內(nèi), 該電纜鎧層對(duì)金屬槽盒放電. 擊穿放電點(diǎn)如圖3所示.

圖3 擊穿放電點(diǎn)圖片

5 故障分析與處理

5.1 故障原因分析

#5發(fā)變組兩套保護(hù)裝置波形數(shù)據(jù)與故障錄波器采樣數(shù)據(jù)一致并記錄了發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的采樣錄波數(shù)據(jù)和發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告, 如圖4、5所示. 通過(guò)分析#5發(fā)變組保護(hù)裝置屏保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告和機(jī)組故障錄波的特征, 可以判斷發(fā)電機(jī)出口C相存在接地故障現(xiàn)象. 根據(jù)擊穿放電點(diǎn)判定發(fā)電機(jī)出口C相避雷器母排對(duì)PT中性點(diǎn)專用電纜鎧裝防護(hù)層發(fā)生對(duì)地放電現(xiàn)象, 并導(dǎo)致在PT柜頂部電纜槽盒內(nèi), 該電纜鎧層對(duì)金屬槽盒放電, 最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組跳閘. 發(fā)電機(jī)出口避雷器母排與PT中性線電纜放電示意圖如圖6所示. 查證了專用PT中性點(diǎn)電纜與避雷器母排之間的安全距離不夠, 是機(jī)組在施工時(shí)沒(méi)有遵照標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)引起的, 也就是導(dǎo)致本次機(jī)組跳閘的主要原因.

圖4 故障錄波器錄波波形

圖5 發(fā)變組保護(hù)裝置屏保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告

圖6 #5發(fā)電機(jī)出口避雷器母排與PT中性線電纜放電示意圖

5.2 整改處理措施

(1) 對(duì)發(fā)電機(jī)專用PT中性點(diǎn)電纜放電處清理后進(jìn)行熱縮處理, 加裝防護(hù)套, 電纜端頭做好屏蔽接地,并進(jìn)行絕緣測(cè)試, 確保耐壓試驗(yàn)合格.

(2) 將發(fā)電機(jī)專用PT中性點(diǎn)電纜變更敷設(shè)路徑, 增大安全距離, 按規(guī)程要求20KV帶電導(dǎo)體安全距離必須大于0.18m[4].

(3) 對(duì)發(fā)電機(jī)出線相關(guān)電氣一次、二次及熱工電纜進(jìn)行檢查, 在橋架拐角處加裝絕緣墊防護(hù).

(4) 機(jī)組恢復(fù)備用后, 重點(diǎn)檢查定子冷卻水箱部位、中性點(diǎn)的氫濃度、發(fā)電機(jī)11槽溫度有無(wú)變化.

(5) 加強(qiáng)電氣設(shè)備的巡檢、點(diǎn)檢等日常定期工作的開(kāi)展, 利用熱成像儀定期對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查,每次停機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)出口PT柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù), 及時(shí)消除隱患.

6 結(jié)束語(yǔ)

本次的發(fā)電機(jī)出口PT接地故障是由于在施工期間監(jiān)督管理不到位, 沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)因施工質(zhì)量造成的安全隱患, 沒(méi)有認(rèn)真檢查該電纜與避雷器母排之間的安全距離和防護(hù)措施, 致使中性點(diǎn)電纜與避雷器母排之間擊穿放電, 導(dǎo)致機(jī)組跳閘. 另外, 在之前的機(jī)組停機(jī)檢修期間, 沒(méi)有打開(kāi)PT柜后蓋進(jìn)行檢查, 設(shè)備維護(hù)管理也不到位. 通過(guò)本次故障的分析與處理, 及時(shí)填補(bǔ)了施工環(huán)節(jié)和設(shè)備管理環(huán)節(jié)的漏洞, 提升了企業(yè)的設(shè)備維護(hù)管理水平.

[1] 肖華賓. 600MW發(fā)電機(jī)出口PT故障技術(shù)分析及解決方案[J]. 神華科技, 2009,7(4): 50～52

[2] 范錫普. 發(fā)電廠電氣部分 [M]. 第2版. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2002

[3] 吳利平, 曾萬(wàn)德, 徐德榮, 等. 某廠發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)情況分析[J]. 江西電力, 2011, 35(4): 56～58

[4] DL/T5352-2006. 高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2007

Analyzing and Handling the PT Grounding Fault in the Generator Outlet

DAI Shou-chao
(Department of Electrical Engineering, Minxi Vocational &Technical College, Longyan 364021, China)

This paper introduces the main protection configuration of the main wiring and the generator-transformer unit in heat-engine plants. To the faults in the processing of a set, the paper analyzes the report of the protection configuration of the generator-transformer unit and the features of fault recorder, and then checks out that the fault comes from the PT ground in the generator outlet, finally finds out the reasons and puts forward relevant countermeasures.

generator; PT ground; fault handling

TM621.3

A

1672-5298(2014)04-0063-05

2014-09-13

戴壽超(1958? ), 男, 福建永定人, 閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師. 主要研究方向: 發(fā)電機(jī)與變壓器技術(shù)