杜寧寧，胡婷婷

（1．華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.國網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東煙臺(tái)264000）

發(fā)電機(jī)機(jī)端PT故障案例分析

杜寧寧1，胡婷婷2

（1．華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南250014；2.國網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東煙臺(tái)264000）

針對(duì)一起發(fā)電機(jī)機(jī)端PT柜內(nèi)因照明電纜脫落造成三相接地的跳閘事故，描述了故障現(xiàn)象，結(jié)合故障錄波曲線分析了故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作行為和故障原因，提出了處理措施。在機(jī)組檢修中應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)PT柜、共箱封閉母線等電氣一次設(shè)備內(nèi)部的照明、伴熱電纜進(jìn)行重點(diǎn)檢查，防止電纜脫落造成絕緣故障。

發(fā)電機(jī)機(jī)端PT；電纜脫落；絕緣故障

0 引言

發(fā)電機(jī)機(jī)端PT柜、共箱封閉母線、高壓開關(guān)柜等電氣一次設(shè)備內(nèi)部通常會(huì)在柜頂或側(cè)面固定綁扎少量的照明、伴熱電纜。這些電纜的固定、綁扎情況檢查通常只能在機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)行。由于不屬于設(shè)備自身元器件，檢修項(xiàng)目中沒有此項(xiàng)內(nèi)容，易被檢修人員忽略。自設(shè)備投運(yùn)固定綁扎后就沒有再檢查或重新綁扎過，時(shí)間一長(zhǎng)，綁扎帶老化脫落或綁扎的垂直段松動(dòng)，都會(huì)造成一次設(shè)備對(duì)電纜金屬外皮放電，引發(fā)絕緣故障，甚至?xí)斐蓹C(jī)組非正常停機(jī)。結(jié)合一起發(fā)電機(jī)機(jī)端PT故障案例進(jìn)行分析，提出可行的防范措施。

1 故障經(jīng)過

2014年，某電廠機(jī)組檢修后啟動(dòng)試運(yùn)，機(jī)組有功功率483 MW，無功功率183 Mvar，勵(lì)磁系統(tǒng)5臺(tái)整流柜并列運(yùn)行，機(jī)組跳閘，發(fā)變組保護(hù)裝置顯示“發(fā)變組定子零序電壓保護(hù)動(dòng)作”，主變220 kV斷路器開關(guān)跳閘，滅磁開關(guān)跳閘，廠用電切換成功。就地檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出口2PT柜后門、側(cè)門鼓開，上部封閉母線連接處橡膠伸縮套裂開；中性點(diǎn)至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器連接電纜斷成三節(jié)；C相動(dòng)觸頭燒蝕，A、B、C相穿墻套管根部熔斷，與柜體有放電拉弧現(xiàn)象；柜體背板局部燒穿，部分絕緣子破損。如圖1～3所示。

圖1 PT中性點(diǎn)至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連接電纜

圖2 PT柜上部封閉母線連接處橡膠伸縮套

圖3 PT穿墻套管根部與柜體的放電拉弧

事故發(fā)生后，測(cè)量發(fā)電機(jī)出口PT一次保險(xiǎn)無熔斷，對(duì)PT進(jìn)行空載勵(lì)磁試驗(yàn)合格；測(cè)量發(fā)電機(jī)定子絕緣、直流電阻、直流耐壓試驗(yàn)合格；發(fā)變組系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)、封閉母線、主變、勵(lì)磁變、接地變）絕緣合格；打開封閉母線蓋板，對(duì)內(nèi)部導(dǎo)體、封母外殼內(nèi)壁進(jìn)行檢查，內(nèi)部干燥無受潮、凝水跡象，機(jī)組微正壓裝置運(yùn)行正常，壓力正常。發(fā)電機(jī)機(jī)端PT一次接線示意圖如圖4所示。

圖4 發(fā)電機(jī)機(jī)端PT一次接線示意

2 故障分析

2.1 保護(hù)動(dòng)作分析

事故發(fā)生后，發(fā)變組錄波器錄波記錄曲線如圖5所示［1-2］。

圖5 發(fā)變組故障錄波圖

發(fā)電機(jī)零序電壓突變啟動(dòng)錄波，發(fā)電機(jī)B相電壓降至5 V（二次值），A相、C相電壓升高；可以判斷為B相金屬性接地故障，故障位置在機(jī)端。

B相短路后224 ms“發(fā)變組定子零序電壓保護(hù)”動(dòng)作。

經(jīng)過0.225 s（發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)定值延時(shí)是0.2 s），定子零序電壓保護(hù)動(dòng)作，發(fā)變組220 kV斷路器、滅磁開關(guān)跳閘。

220 kV斷路器跳開后，發(fā)電機(jī)、主變高壓側(cè)都無電流，但發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流仍存在，勵(lì)磁電流衰減時(shí)間常數(shù)是秒級(jí)的，所以此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的衰減也是秒級(jí)的。經(jīng)過了7～8個(gè)周波左右，出現(xiàn)三相電流，說明此時(shí)已發(fā)展為三相短路故障，因?yàn)槎搪饭收衔恢迷谥髯儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。三相短路最大故障電流約為4.25倍的額定電流，對(duì)應(yīng)故障電流一次值為90 kA左右。（發(fā)電機(jī)二次額定電流為3.58 A，CT變比30 000／5）。

2.2 故障原因分析

造成2PT B相接地短路故障的原因是柜頂有照明、加熱電源線，絕緣等級(jí)低，扎帶老化，松動(dòng)掉落到裸露母線上，引起B(yǎng)相短路接地。

2PT柜后倉內(nèi)B相發(fā)生接地故障，發(fā)電機(jī)定子零序電壓保護(hù)在B相PT故障后延時(shí)0.2 s動(dòng)作，跳開發(fā)變組主開關(guān)，滅磁開關(guān)。

2PT B相接地故障后，由于該P(yáng)T中性點(diǎn)不直接接地，PT中性點(diǎn)電位升高，絕緣擊穿對(duì)地放電，經(jīng)過該P(yáng)T中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器之間的連接電纜，在發(fā)電機(jī)B相機(jī)側(cè)與中性點(diǎn)側(cè)跨過發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器形成短路通道，將連接電纜熔斷。

2PT B相及中性點(diǎn)對(duì)地拉弧放電，電弧通過PT柜金屬柜體發(fā)展成發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路，機(jī)組剩磁為短路點(diǎn)提供短路電流，三相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

3 處理措施

依據(jù)“容量在1 200 MVA以下的發(fā)電機(jī)允許的過電流時(shí)間和過電流倍數(shù)應(yīng)符合公式（I2-1）×t= 37.5”［3］，計(jì)算得出t=2.25。說明發(fā)電機(jī)在90 kA（4.25倍額定電流）的故障電流下可以連續(xù)運(yùn)行2.2 s，大于本次故障電流實(shí)際持續(xù)的時(shí)間0.6 s。對(duì)發(fā)電機(jī)定子端部?jī)?nèi)部人工檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；對(duì)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩端定子擋風(fēng)圈內(nèi)側(cè)難以觀察到的部位，采用內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常；汽端線棒表面、綁線、緊固螺栓等均檢查正常。

更換發(fā)電機(jī)出口2PT柜三相穿墻套管及絕緣瓷瓶，恢復(fù)銅排接線，對(duì)銅排用絕緣護(hù)套包扎，對(duì)絕緣板和支撐絕緣子涂刷RTV?；謴?fù)發(fā)電機(jī)出口PT柜后門、側(cè)門，密封處理PT柜上部封閉母線連接處橡膠伸縮套。更換2PT中性點(diǎn)至發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器連接電纜。

4 結(jié)語

高廠變低壓側(cè)共箱封閉母線內(nèi)伴熱電纜固定不牢松脫引起母線對(duì)伴熱電纜金屬外皮放電，造成單相接地故障導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)；發(fā)電機(jī)集電環(huán)小罩內(nèi)表面降噪材料脫落，發(fā)電機(jī)集電環(huán)正、負(fù)極通過降噪材料的金屬薄膜短路，造成勵(lì)磁直流過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)。這些故障的發(fā)生均給設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來了極大影響。建議及時(shí)查找此類設(shè)備隱患，并將此項(xiàng)作為設(shè)備檢修的強(qiáng)制檢查項(xiàng)目，以減少設(shè)備和電網(wǎng)的安全隱患。

［1］馬永翔.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.

［2］何仰贊.電力系統(tǒng)分析（第三版）［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.

［3］GB／T 7064—2008隱極同步發(fā)電機(jī)技術(shù)要求［S］.

Analysis of a Generator Terminal PT Fault

DU Ningning1，HU Tingting2
（1.Huadian Power International Corp Technical Service Center，Jinan 250014，China；2.State Grid Yantai Power Supply Company，Yantai264000，China）

In view of a tripping accident of three-phase grounding caused by lighting cable loss in the generator terminal PT cabinet，phenomenon of the accident is described，protection action and cause of accident are analyzed by means of referring to the fault recording data，and treatment measures are put forward.To prevent insulation fault caused by cable loss，generator PT cabinet，heating cable，internal lighting of primary equipment should be checked out with due care.

generator terminal PT；cable loss；insulation fault

TM451

B

1007－9904（2015）03－0073－02

2014-09-01

杜寧寧（1973），女，高級(jí)工程師，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)管理工作；

胡婷婷（1983），女，工程師，從事電網(wǎng)運(yùn)行工作。