摘 要：文章主要介紹了某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)故障停機(jī)的真實(shí)案例，通過(guò)分析導(dǎo)致故障的基本原因，再結(jié)合電氣高壓試驗(yàn)工作，最終排除了安全隱患。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；出口電纜；泄漏電流；交流耐壓

1 概述

2015年6月，某發(fā)電廠其中一臺(tái)10.5kV、27MW的發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中突然保護(hù)裝置動(dòng)作，同時(shí)發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)跳閘，機(jī)組緊急停機(jī)。經(jīng)檢查，系該發(fā)電機(jī)B相出口電纜頭靠端部位置燒焦擊穿后接地導(dǎo)致，通過(guò)對(duì)故障原因分析判斷，并結(jié)合電氣相關(guān)事故搶修工作，最終確保該發(fā)電廠機(jī)組安全可靠運(yùn)行，滿足電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰的需要。

2 故障原因分析

通過(guò)對(duì)B相出口電纜以及周邊的運(yùn)行環(huán)境檢查，總結(jié)出故障原因可能由以下幾方面構(gòu)成。

2.1 機(jī)械損傷

由于該發(fā)電機(jī)隸屬燈泡貫流式水輪機(jī)組。受地理環(huán)境影響，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)設(shè)在機(jī)組上層，而發(fā)電機(jī)設(shè)在下層的燈泡殼內(nèi)。因此電纜在施工鋪裝時(shí)所經(jīng)過(guò)的路徑并非筆直的線路，彎曲的弧度很大，在一定程度上可能會(huì)造成內(nèi)部絕緣的損傷。亦有可能在運(yùn)輸時(shí)電纜被嚴(yán)重?cái)D壓而使保護(hù)層和芯線損壞，同時(shí)交接驗(yàn)收工作不到位埋下故障隱患。

2.2 施工不當(dāng)

由于施工方法不良，在敷設(shè)電纜過(guò)程中，電纜外皮剮蹭到尖銳的墻體或角鐵部位，使電纜頭和中間的薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生故障，導(dǎo)致絕緣層被擊穿。

2.3 絕緣受潮

經(jīng)檢查，靠B相電纜端部位置的墻體有滲水現(xiàn)象，使水分侵入電纜內(nèi)部，外皮受潮后而產(chǎn)生腐蝕。另外可能由于電纜本身質(zhì)量問(wèn)題，局部存在洞孔或細(xì)裂，在系統(tǒng)過(guò)壓運(yùn)行時(shí)絕緣層被擊穿。

2.4 絕緣老化

受溫度、濕度、電場(chǎng)力等因素的長(zhǎng)期作用，電纜在運(yùn)行過(guò)程中絕緣逐漸下降、內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸損壞。

3 故障對(duì)策實(shí)施

電力設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)經(jīng)常遇到如操作過(guò)電壓、雷擊過(guò)電壓、故障過(guò)電壓等除電網(wǎng)電壓以外的工頻過(guò)電壓作用。而預(yù)防性試驗(yàn)可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備受過(guò)電壓后產(chǎn)生的某些缺陷，它是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施之一。根據(jù)我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，橡塑電纜試驗(yàn)需作如下幾個(gè)項(xiàng)目：

（1）絕緣電阻及吸收比的測(cè)量是進(jìn)行各項(xiàng)高壓試驗(yàn)的首要前

提，它對(duì)設(shè)備所施電壓較低，一般為500V～2500V之間，再加上操作時(shí)間短，故不會(huì)對(duì)設(shè)備絕緣缺陷造成累計(jì)傷害效應(yīng)，不屬于破壞性試驗(yàn)。通過(guò)2500V兆歐表測(cè)量B相電纜線芯對(duì)地或?qū)饘倨帘螌娱g和各線芯間的絕緣電阻后發(fā)現(xiàn)，15秒的讀數(shù)和60秒的讀數(shù)基本相同，電纜完全沒(méi)有吸收比，已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)投入運(yùn)行，據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)判斷，應(yīng)該是受潮所致。結(jié)合對(duì)B相周圍環(huán)境的檢查，可以確定：靠電纜附近的墻體滲水是誘發(fā)這次故障的主要原因。由此相關(guān)部門對(duì)該墻體的創(chuàng)面做了緊急處理，保證不會(huì)有滲水現(xiàn)象發(fā)生。

（2）直流耐壓和直流泄漏電流試驗(yàn)原理上基本一致，前者是對(duì)電力設(shè)備施加一定的直流電壓，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢查絕緣中的受潮、機(jī)械損傷等局部缺陷，而直流泄漏測(cè)量則側(cè)重反映設(shè)備單相之間的絕緣老化平衡關(guān)系。由于B相電纜在擊穿燒焦過(guò)程中，波及了A、C兩相電纜，從外觀上看，這兩相電纜表皮也有熏黑的痕跡，在不能確保電纜內(nèi)部絕緣好壞的情況下，應(yīng)對(duì)A、C兩相進(jìn)行絕緣電阻和直流泄漏的測(cè)試，首先對(duì)A、C相做絕緣電阻測(cè)試，A相R15秒讀數(shù)為180MΩ，R60秒讀數(shù)為370MΩ，吸收比>1.6。C相R15秒讀數(shù)為220MΩ，R60秒讀數(shù)為415MΩ，吸收比>1.6。具備直流耐壓和直流泄漏測(cè)試的條件，通過(guò)兩相泄漏電流試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，證明A、C相絕緣良好。

（3）交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法，是預(yù)防性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。根據(jù)檢修人員多年的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)證明：直流耐壓試驗(yàn)不能有效地發(fā)現(xiàn)電纜中的絕緣缺陷，甚至在某種程度上會(huì)造成電纜的絕緣隱患。同時(shí)新版國(guó)標(biāo)《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)規(guī)程》（GB50150-2006）及國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門也廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統(tǒng)的直流耐壓。因此經(jīng)研究決定，A、C相還要進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目。首先，用50kV交直流兩用SF6試驗(yàn)變對(duì)電纜進(jìn)行2.5倍額定電壓進(jìn)行交流耐壓，但在升壓至18kV時(shí)，電流已達(dá)到15A。儀器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)跳電源開(kāi)關(guān)，試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行下去。分析得知，這兩相電纜每根總長(zhǎng)度接近50米。在工頻電壓下，由于電纜本身電容量較大，對(duì)試驗(yàn)儀器裝置的電源容量也有較高的要求，傳統(tǒng)的交流耐壓試驗(yàn)變壓器容量往往達(dá)不到要求，而達(dá)到要求的變壓器又因?yàn)橹亓亢腕w積的原因，不便于對(duì)外檢修以及現(xiàn)場(chǎng)人工搬運(yùn)，靈活性很差。因此決定，使用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，它的體積與重量?jī)H為為傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器的1/2～1/3。

a.變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置由勵(lì)磁變壓器、變頻電源、諧振電抗器、電容分壓器組成，接線時(shí)，將回路中的電感和被試品（電纜）串聯(lián)。試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)回路中的電感、電容或頻率均可以使電感與電容滿足：ωL=1/ωC。此時(shí)在電感和電容上的電壓大大超過(guò)了回路外施電壓，電路產(chǎn)生諧振。

b.流過(guò)高壓回路的電流，在諧振狀態(tài)時(shí)達(dá)到最大值，即：Imax=U2/R，R為高壓回路等效電阻。

c.諧振回路中的品質(zhì)因數(shù)Q=，這時(shí)試品上電壓

Uc=QU2，由于Q值遠(yuǎn)大于1，所以U2遠(yuǎn)小于Uc，因此試驗(yàn)變壓器和調(diào)壓器的容量也可相應(yīng)減小Q倍，以此達(dá)到低電壓、小容量電源來(lái)使電纜的絕緣承受高電壓考驗(yàn)的目的。

d.值得注意的是，交流耐壓試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)，對(duì)電纜絕緣本身會(huì)造成累積傷害效應(yīng)。因此在試驗(yàn)中按規(guī)程規(guī)定，嚴(yán)格控制了試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)次數(shù)。

4 故障隱患排除

A、C相經(jīng)過(guò)1min的交流耐壓試驗(yàn)后，沒(méi)有出現(xiàn)局部放電或者因絕緣損壞接地導(dǎo)致試驗(yàn)回路跳閘的現(xiàn)象，證明這兩相絕緣合格，具備繼續(xù)運(yùn)行的條件。研究決定，更換B相已損壞的電纜，同時(shí)對(duì)新更換的電纜做交接試驗(yàn)項(xiàng)目。待試驗(yàn)完成后，將新更換的B相電纜放置到位，結(jié)合A、C兩相再做一次直流泄漏試驗(yàn)，因?yàn)镈L/T 596-2005《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下，最大泄漏電流在20μA以下者，相間差值與歷次試驗(yàn)結(jié)果比較，不應(yīng)有顯著的變化；各相泄漏電流的差別不應(yīng)大于最小值的100%。試驗(yàn)結(jié)果三相泄漏電流平衡，機(jī)組具備投運(yùn)條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

狀態(tài)檢修是國(guó)家電網(wǎng)提出“大檢修”體系下必然的發(fā)展方向。在這次故障處理過(guò)程中，通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、在線診斷，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況、獲取設(shè)備運(yùn)行特征參數(shù)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。

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